苹果和谷歌研究用于智能穿戴及家居产品的智能织物技术-电子发烧友网

苹果和谷歌都在研究采用智能织物技术的未来产品及服装。IDC预测到2021年它将成为继Apple Watch、Watch band和AirPods以后第四种畅销的可穿戴设备产品。

7月12日，美国专利和商标局公布了Apple的一项涉及智能纺织品的专利申请。据专利内容，它将用于各种可能的未来智能产品，从设备到配件，如电脑耳麦（headset）、耳机（headphone）、家具、汽车座椅等等。

苹果这项关于智能织物产品的专利的标题为“带有聚合物内核的绝缘导电股线”。发明人之一Daniel Podhajny是一位纺织行业的产品设计师，拥有丰富的经验。他从Nike的针织研究（Knit Exploration）部门来到苹果公司，曾是一名Flyknit技术开发人员。另一位发明人是Dan Sunshine，Softgoods产品的设计师，曾担任美国宇航局喷气推进实验室的首席硬件工程师。可以说，苹果公司正加码其未来产品的设计开发。

苹果在其专利申请中指出，他们的发明涉及由导电材料股线形成的织物，更具体地说，涉及由绝缘导电股线等材料制成的织物，该绝缘导电股线具有导电线芯。

更大角度来看，苹果希望使用这种具有导电芯的绝缘导电股线制成诸如袋子，衣服和其他可以通过材料交错编织形成的物品。例如，可以通过织造、针织或编织的方式，将绝缘导电股线编织成目标物品的一部分。

在一些情况下，我们可能希望物品中的一条或多条股线是导电的。例如，可以使用导电股线在物品的不同部分的电路之间传送信号。诸如导电股线这样的股线用于满足机械功能（比如形成织物的一部分）和电性功能（比如传输电信号）。

在制成具有导电股线的织物物品时，这种设计可能会遇到挑战。我们通常希望导电股线具有良好的机械性能，如高强度和柔韧性。同时，导电股线还可能被用来传输电信号，这时导电股线的电阻通常不能太高。高强度和柔韧性要求股线细长，而这会极大地增加股线的电阻进而降低其导电性能。另外，导电股线还应与织物中的非导电股线兼容，并且不会和周围结构形成短路。如果不小心，织物中的导电线还可能会很脆弱，可能表现出很差的信号承载能力，可能与周围结构不充分隔离，可能不利地影响物品的外观和触感。

苹果的发明旨在制造由绝缘导电股线材料经过编织后形成的织物物品。这些物品可以包括产生信号的电路。材料股线可以包括非导电和导电两种股线，可以使用编织设备、针织设备或用于缠绕股线材料的其他设备来编织股线，如下文图5所示。

编织时的一个目标是使非导电股线和导电股线的尺寸看起来接近（例如，降低或消除非导电股线和导电股线的外观和触感差异）。

导电股线可以承载由电路产生的信号。每根导电股线具有股线芯，线芯上会涂覆一层导电涂层，然后在导电涂层外再涂覆绝缘涂层。线芯可以由聚合物如对位芳族聚酰胺或者芳族聚酯等制成。

导电涂层可以由诸如银等金属材料涂覆形成。绝缘涂层可以是厚度小于5微米或者其他厚度合适的绝缘体。可用于形成该绝缘层的材料包括聚乙烯醇缩甲醛、聚酯——聚酰亚胺、聚酰胺——聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚四氟乙烯、聚氨酯等。

聚合物线芯可通过挤出，旋涂或其他技术形成。覆盖在线芯外的金属涂层可以通过电化学沉积或其他金属沉积技术形成。在已经涂覆有金属涂层的股线最外侧，可以进一步涂覆液态聚合物，然后通过加热或其他方式固化该液态聚合物来形成绝缘层。

苹果的部分专利图如下，图1是智能织物的结构示意图。图2是智能织物的局部细节图。

智能面料产品概述

导电股线织物由股线材料编织成，例如图1导电股线织物示意图中的＃10。该物品可以是电子设备或其配件，例如便携计算机、内嵌计算机的监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器或其他手持便携式电子设备，较小的手表设备、挂件、耳机或耳麦设备，嵌入眼镜或佩戴在用户头上的其他设备，或其他可穿戴或微型设备、电视、游戏设备、导航设备，安装在自助服务终端的织物的物品＃10。

如果有需要，＃10还可以是电子设备的可移除外壳，腕带或头带，设备的可移除盖子，和具有带子的盒子或袋子。还可以是具有接收和携带电子设备的其他结构，项链或臂带、钱包、袖子、口袋或其他可以插入电子设备的结构，可以是椅子的一部分，沙发或其他座椅（例如，垫子或其他座椅结构），衣服或其他可穿戴物品的一部分（例如，帽子、腰带、腕带、头带等）。

基于股线织物的物品＃10可以是柔软的（例如，物品＃10可以具有产生轻触效果的织物表面），可以具有刚性触感（例如，物品10的表面可以由硬质织物形成），可以是粗糙的，可以是光滑的，可以具有凸条或其他图案化纹理，可以与塑料、金属、玻璃、结晶材料、陶瓷或其他非织物材料共同构成电子设备。

物品＃10可以与电子设备或其他附属物品＃18交互。物品＃10和附加的其他结构，也可以和物品＃18配置为相互操作的单独物品（例如，当一个物品是个盒子而另一个项目是装进这个盒子的电子设备）。电路16可以包括用于支持与物品＃18进行无线通信的天线和其他结构。物品＃18还可以使用有线通信链路或允许交换信息的其他连接与导电织物＃10交互。

在一些情况下，物品＃18可以是iPhone、Mac等便携式电子设备，而由股线编织的物品＃10可以是一个口袋，而口袋的腔内有安放电子设备的壳体或其他结构。

在其他情况下，物品＃18可以是手表其他电子设备，物品＃10可以是附着到物品＃18上的带子或其他导电股线编织的物品。同样属于另一种情况，物品＃10可以是一个由股线编织成的电子设备，而物品＃18包括可以与物品＃10进行交互的附属品或其他设备。

如果需要，物品＃10和/或＃18中还可以设计有磁体或其他结构以实现物品＃10和物品＃18的无线交互。例如，一个物品可以包括产生磁场的磁体，而另一个物品可以包括磁场响应的磁开关或磁传感器。

物品＃10和＃18也可以使用压敏开关、压力传感器、力传感器、距离传感器、光学传感器、互锁型电气连接器等实现交互。

构成物品＃10的股线可以使用任何合适的股线缠绕设备编织在一起。例如，股线＃12可以编织在一起以形成织物。织物可以具有平纹组织，缎纹组织，斜纹组织或这些组织的变体，可以是三维织物或者其他合适的织物。

在苹果的专利图中，如图3所示的一个实施例，我们能够看到用于制成具有导电芯和股线物品的示意图。图5是用于将绝缘涂层涂覆到导电股线上的设备的示意图。