[發明專利]一種滑動靜電式波紋網狀集成控制裝置及制備方法

有效

• 申請號: 201910548116.1
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110310470B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 張躍;薛凌方;廖慶亮;趙澤寧;徐良旭
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G08C19/00
• 分類號: G08C19/00;H04L12/28
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種滑動靜電式波紋網狀集成控制裝置，其特征在于，包括固定層和活動層，所述固定層包括底層支撐殼體和固定在所述底層支撐殼體內的中間層波紋網狀集成式靜電內芯，所述中間層波紋網狀集成式靜電內芯包括木質纖維素基底和印刷粘附于所述木質纖維素基底上的波紋網狀靜電層，所述波紋網狀靜電層的圖案包含控制信息，所述活動層包括頂層電極撥片，所述頂層電極撥片與所述波紋網狀靜電層的電負性相反，當兩者接觸滑動時輸出包含控制信息的電信號；

所述波紋網狀靜電層的圖案包括第一靜電圖案和第二靜電圖案，所述第一靜電圖案為單圓弧靜電圖案，所述第二靜電圖案為平行雙圓弧組合靜電圖案，所述第一靜電圖案和所述第二靜電圖案交替排列共用一個圓心，并以逐層圖案長度減半的方式向半徑方向進行n級擴展，n級擴展的波紋網狀靜電層包含2ⁿ個控制單元，其中每個控制單元所占角度為360°/2ⁿ，第k個控制單元所占角度范圍為{360°(k-1)/2ⁿ～360°k/2ⁿ}，k、n為自然數。

2.根據權利要求1所述的滑動靜電式波紋網狀集成控制裝置，其特征在于，所述第二靜電圖案中雙圓弧的間距與單個圓弧的寬度比值大于0小于等于5，沿半徑方向相鄰的所述第一靜電圖案與所述第一靜電圖案之間、所述第一靜電圖案與所述第二靜電圖案之間、所述第二靜電圖案與所述第二靜電圖案之間的間距為單個圓弧寬度的1.5倍及以上。

3.根據權利要求1所述的滑動靜電式波紋網狀集成控制裝置，其特征在于，所述第一靜電圖案和所述第二靜電圖案中單個圓弧的寬度大于0小于等于20mm。

4.根據權利要求1所述的滑動靜電式波紋網狀集成控制裝置，其特征在于，當所述頂層電極撥片劃過所述波紋網狀靜電層時，與所述第一靜電圖案激勵出單峰信號，與所述第二靜電圖案激勵出連續雙峰信號，所述滑動靜電式波紋網狀集成控制裝置還包括信號處理模塊，所述信號處理模塊用于將所述第一靜電圖案激勵的單峰信號識別為二進制碼1，將所述第二靜電圖案激勵的連續雙峰信號識別為二進制碼0，并根據生成的二進制碼組合來控制2ⁿ個控制單元。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的滑動靜電式波紋網狀集成控制裝置，其特征在于，所述波紋網狀靜電層為接觸帶負電的聚四氟乙烯光固化油墨膜，所述頂層電極撥片為接觸帶正電的金屬電極撥片。

6.根據權利要求5所述的滑動靜電式波紋網狀集成控制裝置，其特征在于，所述金屬電極撥片中的金屬為鈦、銀、金、鉑、鋁、鉻、銅、鐵、釩、錫、鎢中的任意一種，或為上述金屬的合金。

7.根據權利要求1-4中任一項所述的滑動靜電式波紋網狀集成控制裝置，其特征在于，所述頂層電極撥片由沖壓彎折而成，寬度與所述波紋網狀靜電層中單個圓弧寬度的倍數關系為大于0小于等于10倍。

8.一種滑動靜電式波紋網狀集成控制裝置的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

在木質纖維素基底上制作波紋網狀靜電層，形成中間層波紋網狀集成式靜電內芯；

將所述中間層波紋網狀集成式靜電內芯固定在底層支撐殼體中；

在所述中間層波紋網狀集成式靜電內芯上方安裝頂層電極撥片；

其中，所述波紋網狀靜電層的圖案包含控制信息，所述頂層電極撥片與所述波紋網狀靜電層的電負性相反，當兩者接觸滑動時輸出包含控制信息的電信號；

所述波紋網狀靜電層的圖案包括第一靜電圖案和第二靜電圖案，所述第一靜電圖案為單圓弧靜電圖案，所述第二靜電圖案為平行雙圓弧組合靜電圖案，所述第一靜電圖案和所述第二靜電圖案交替排列共用一個圓心，并以逐層圖案長度減半的方式向半徑方向進行n級擴展，n級擴展的波紋網狀靜電層包含2ⁿ個控制單元，其中每個控制單元所占角度為360°/2ⁿ，第k個控制單元所占角度范圍為{360°(k-1)/2ⁿ～360°k/2ⁿ}，k、n為自然數。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述波紋網狀靜電層為接觸帶負電的聚四氟乙烯光固化油墨膜，所述制作波紋網狀靜電層的步驟包括：

將200-3000目聚四氟乙烯微蠟粉加入UV固化油墨中攪拌，微蠟粉含量為大于0小于等于30份，并加入大于0小于等于10％異丙醇、大于0小于等于5份N,N-二甲基甲酰胺形成均勻溶液；

將配好的溶液印刷于木質纖維素基底上獲得波紋網狀聚四氟乙烯油墨薄膜，并在395nm波長的UV光下進行固化處理。