蘋果和谷歌研究用于智能穿戴及家居產(chǎn)品的智能織物技術(shù)

蘋果和谷歌都在研究采用智能織物技術(shù)的未來產(chǎn)品及服裝。IDC預測到2021年它將成為繼Apple Watch、Watch band和AirPods以后第四種暢銷的可穿戴設(shè)備產(chǎn)品。

7月12日，美國專利和商標局公布了Apple的一項涉及智能紡織品的專利申請。據(jù)專利內(nèi)容，它將用于各種可能的未來智能產(chǎn)品，從設(shè)備到配件，如電腦耳麥（headset）、耳機（headphone）、家具、汽車座椅等等。

蘋果這項關(guān)于智能織物產(chǎn)品的專利的標題為“帶有聚合物內(nèi)核的絕緣導電股線”。發(fā)明人之一Daniel Podhajny是一位紡織行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計師，擁有豐富的經(jīng)驗。他從Nike的針織研究（Knit Exploration）部門來到蘋果公司，曾是一名Flyknit技術(shù)開發(fā)人員。另一位發(fā)明人是Dan Sunshine，Softgoods產(chǎn)品的設(shè)計師，曾擔任美國宇航局噴氣推進實驗室的首席硬件工程師?？梢哉f，蘋果公司正加碼其未來產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)。

蘋果在其專利申請中指出，他們的發(fā)明涉及由導電材料股線形成的織物，更具體地說，涉及由絕緣導電股線等材料制成的織物，該絕緣導電股線具有導電線芯。

更大角度來看，蘋果希望使用這種具有導電芯的絕緣導電股線制成諸如袋子，衣服和其他可以通過材料交錯編織形成的物品。例如，可以通過織造、針織或編織的方式，將絕緣導電股線編織成目標物品的一部分。

在一些情況下，我們可能希望物品中的一條或多條股線是導電的。例如，可以使用導電股線在物品的不同部分的電路之間傳送信號。諸如導電股線這樣的股線用于滿足機械功能（比如形成織物的一部分）和電性功能（比如傳輸電信號）。

在制成具有導電股線的織物物品時，這種設(shè)計可能會遇到挑戰(zhàn)。我們通常希望導電股線具有良好的機械性能，如高強度和柔韌性。同時，導電股線還可能被用來傳輸電信號，這時導電股線的電阻通常不能太高。高強度和柔韌性要求股線細長，而這會極大地增加股線的電阻進而降低其導電性能。另外，導電股線還應(yīng)與織物中的非導電股線兼容，并且不會和周圍結(jié)構(gòu)形成短路。如果不小心，織物中的導電線還可能會很脆弱，可能表現(xiàn)出很差的信號承載能力，可能與周圍結(jié)構(gòu)不充分隔離，可能不利地影響物品的外觀和觸感。

蘋果的發(fā)明旨在制造由絕緣導電股線材料經(jīng)過編織后形成的織物物品。這些物品可以包括產(chǎn)生信號的電路。材料股線可以包括非導電和導電兩種股線，可以使用編織設(shè)備、針織設(shè)備或用于纏繞股線材料的其他設(shè)備來編織股線，如下文圖5所示。

編織時的一個目標是使非導電股線和導電股線的尺寸看起來接近（例如，降低或消除非導電股線和導電股線的外觀和觸感差異）。

導電股線可以承載由電路產(chǎn)生的信號。每根導電股線具有股線芯，線芯上會涂覆一層導電涂層，然后在導電涂層外再涂覆絕緣涂層。線芯可以由聚合物如對位芳族聚酰胺或者芳族聚酯等制成。

導電涂層可以由諸如銀等金屬材料涂覆形成。絕緣涂層可以是厚度小于5微米或者其他厚度合適的絕緣體?？捎糜谛纬稍摻^緣層的材料包括聚乙烯醇縮甲醛、聚酯——聚酰亞胺、聚酰胺——聚酰亞胺、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚四氟乙烯、聚氨酯等。

聚合物線芯可通過擠出，旋涂或其他技術(shù)形成。覆蓋在線芯外的金屬涂層可以通過電化學沉積或其他金屬沉積技術(shù)形成。在已經(jīng)涂覆有金屬涂層的股線最外側(cè)，可以進一步涂覆液態(tài)聚合物，然后通過加熱或其他方式固化該液態(tài)聚合物來形成絕緣層。

蘋果的部分專利圖如下，圖1是智能織物的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是智能織物的局部細節(jié)圖。

智能面料產(chǎn)品概述

導電股線織物由股線材料編織成，例如圖1導電股線織物示意圖中的＃10。該物品可以是電子設(shè)備或其配件，例如便攜計算機、內(nèi)嵌計算機的監(jiān)視器、平板電腦、蜂窩電話、媒體播放器或其他手持便攜式電子設(shè)備，較小的手表設(shè)備、掛件、耳機或耳麥設(shè)備，嵌入眼鏡或佩戴在用戶頭上的其他設(shè)備，或其他可穿戴或微型設(shè)備、電視、游戲設(shè)備、導航設(shè)備，安裝在自助服務(wù)終端的織物的物品＃10。

如果有需要，＃10還可以是電子設(shè)備的可移除外殼，腕帶或頭帶，設(shè)備的可移除蓋子，和具有帶子的盒子或袋子。還可以是具有接收和攜帶電子設(shè)備的其他結(jié)構(gòu)，項鏈或臂帶、錢包、袖子、口袋或其他可以插入電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)，可以是椅子的一部分，沙發(fā)或其他座椅（例如，墊子或其他座椅結(jié)構(gòu)），衣服或其他可穿戴物品的一部分（例如，帽子、腰帶、腕帶、頭帶等）。

基于股線織物的物品＃10可以是柔軟的（例如，物品＃10可以具有產(chǎn)生輕觸效果的織物表面），可以具有剛性觸感（例如，物品10的表面可以由硬質(zhì)織物形成），可以是粗糙的，可以是光滑的，可以具有凸條或其他圖案化紋理，可以與塑料、金屬、玻璃、結(jié)晶材料、陶瓷或其他非織物材料共同構(gòu)成電子設(shè)備。

物品＃10可以與電子設(shè)備或其他附屬物品＃18交互。物品＃10和附加的其他結(jié)構(gòu)，也可以和物品＃18配置為相互操作的單獨物品（例如，當一個物品是個盒子而另一個項目是裝進這個盒子的電子設(shè)備）。電路16可以包括用于支持與物品＃18進行無線通信的天線和其他結(jié)構(gòu)。物品＃18還可以使用有線通信鏈路或允許交換信息的其他連接與導電織物＃10交互。

在一些情況下，物品＃18可以是iPhone、Mac等便攜式電子設(shè)備，而由股線編織的物品＃10可以是一個口袋，而口袋的腔內(nèi)有安放電子設(shè)備的殼體或其他結(jié)構(gòu)。

在其他情況下，物品＃18可以是手表其他電子設(shè)備，物品＃10可以是附著到物品＃18上的帶子或其他導電股線編織的物品。同樣屬于另一種情況，物品＃10可以是一個由股線編織成的電子設(shè)備，而物品＃18包括可以與物品＃10進行交互的附屬品或其他設(shè)備。

如果需要，物品＃10和/或＃18中還可以設(shè)計有磁體或其他結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)物品＃10和物品＃18的無線交互。例如，一個物品可以包括產(chǎn)生磁場的磁體，而另一個物品可以包括磁場響應(yīng)的磁開關(guān)或磁傳感器。

物品＃10和＃18也可以使用壓敏開關(guān)、壓力傳感器、力傳感器、距離傳感器、光學傳感器、互鎖型電氣連接器等實現(xiàn)交互。

構(gòu)成物品＃10的股線可以使用任何合適的股線纏繞設(shè)備編織在一起。例如，股線＃12可以編織在一起以形成織物?？椢锟梢跃哂衅郊y組織，緞紋組織，斜紋組織或這些組織的變體，可以是三維織物或者其他合適的織物。

在蘋果的專利圖中，如圖3所示的一個實施例，我們能夠看到用于制成具有導電芯和股線物品的示意圖。圖5是用于將絕緣涂層涂覆到導電股線上的設(shè)備的示意圖。

蘋果的專利圖中，圖9是制成導電股線以及由這些股線形成股線織品的工藝流程圖。

蘋果的專利申請在今年3月份提交，7月12日由USPTO發(fā)布。考慮到這是一項專利申請，目前尚不清楚智能織物產(chǎn)品的上市時機。