Bạn có biết tại sao màn hình cảm ứng thất bại dưới nước?

      Bạn có biết tại sao màn hình cảm ứng thông thường không dễ sử dụng dưới nước? Nếu có nước trên bề mặt của một màn hình thông thường, nước, như một dây dẫn, sẽ thay đổi giá trị điện dung, dẫn đến chạm sai hoặc không nhận ra. Do đó, màn hình cảm ứng được sử dụng dưới nước cần vật liệu có thể chống lại sự can thiệp của nước trong khi vẫn duy trì độ nhạy cảm ứng. Khi sử dụng màn hình cảm ứng dưới nước, do các yếu tố như độ dẫn của nước, thay đổi hằng số điện môi và sức căng bề mặt, màn hình điện dung thông thường dễ bị chạm vào giả, nhiễu tín hiệu hoặc không hoạt động đúng. Do đó, các vật liệu của màn hình cảm ứng dưới nước cần được thiết kế đặc biệt để chống thấm, chống can thiệp, kháng ăn mòn và tính chất quang học. Sau đây là một lời giải thích chi tiết từ hai khía cạnh của lớp vật liệu cốt lõi và vật liệu bảo vệ phụ trợ:

A. Yêu cầu vật liệu lớp chức năng cốt lõi

1. Lớp bìa (Vật liệu bìa)

Lớp vỏ là giao diện tiếp xúc trực tiếp với nước và ngón tay, và phải đáp ứng các yêu cầu về tính kỵ nước, độ truyền sáng cao và cường độ cơ học cùng một lúc.

· Lựa chọn vật liệu:

· Thủy tinh/nhựa siêu hydrophobic: Tính chất siêu hydrophobic (góc tiếp xúc> 150 °) đạt được thông qua lớp phủ nano bề mặt (như fluorosilane, microspher silica), do đó các giọt nước nhanh chóng ngưng tụ được.

· Thủy tinh được tăng cường (như Gorilla Glass): Sau khi tăng cường trao đổi ion, kính silicat bằng nhôm cao có ứng suất nén bề mặt> 900MPa, chống trầy xước và va chạm mạnh mẽ, và phù hợp cho các kịch bản tiếp xúc tần số cao dưới nước.

· Nhựa trong suốt (như PET, PC): Nó cần được kết hợp với lớp phủ cứng (như lớp phủ UV) để cải thiện độ cứng và tính kỵ nước, phù hợp cho thiết bị linh hoạt hoặc chi phí thấp (như máy ảnh dưới nước, đồng hồ lặn).

· Các chỉ số chính:

· Truyền ánh sáng> 92% (gần với kính thông thường) để tránh ảnh hưởng đến hiệu ứng hiển thị;

· Năng lượng bề mặt <20MN/m (ngưỡng siêu hydrophobic) để đảm bảo rằng các giọt nước không thể lan rộng;

· Khả năng chống ăn mòn xịt muối (chẳng hạn như dung dịch NaCl 5% trong 500 giờ mà không có bất thường).

2. Lớp cảm biến cảm ứng (vật liệu điện cực)

Phim ITO (Indium Tin Oxide) của màn hình điện dung truyền thống rất giòn và có khả năng chống ăn mòn kém (dễ bị oxy hóa bởi nước/chất điện phân), vì vậy nó cần được thay thế bằng vật liệu ổn định hơn cho các cảnh dưới nước:

· Dây nanoSilver (AGNW):

· Ưu điểm: Độ dẫn điện (độ dẫn ≈ 6 × 10⁷ s/m, gần với ITO), tính linh hoạt (có thể uốn cong), khả năng chống ăn mòn (bạc ổn định trong môi trường trơ ​​và khoảng cách giữa các dây nano là nhỏ và không dễ dàng xâm nhập bởi các chất điện giải);

· Ứng dụng: Các điện cực trong suốt được chuẩn bị bằng quá trình phủ, phù hợp cho màn hình dưới nước linh hoạt (như màn hình tích hợp găng tay lặn).

· Phim graphene:

· Ưu điểm: Cấu trúc lớp nguyên tử đơn, độ truyền qua> 97% (gần như không bị cản trở), độ dẫn tuyệt vời (độ dẫn ≈ 10⁶ s/m), độ ổn định hóa học cực cao (kháng ăn mòn axit và kiềm);

· Thách thức: Chi phí chuẩn bị quy mô lớn cao và hiện tại nó chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị dưới nước cao cấp (như các tấm phẳng chống thấm cho nghiên cứu khoa học).

· Kim loại lưới (với/cr):

· Ưu điểm: Đồng có chi phí thấp và độ dẫn tốt (độ dẫn ≈ 5,96 × 10⁷ s/m), và độ truyền qua cao đạt được thông qua gia công vi mô (chiều rộng dòng <5μm);

· Cải tiến: Niken/Vàng mạ trên bề mặt ngăn chặn quá trình oxy hóa và cải thiện khả năng chống ăn mòn, phù hợp cho các thiết bị dưới nước trung và cấp thấp (như điện thoại di động chống thấm nước).

· Tự cao tốc vs Giải pháp điện dung tương hỗ:

Dung dịch tự điện (phát hiện sự thay đổi điện dung giữa điện cực và mặt đất) được khuyến nghị nhiều hơn dưới nước, bởi vì điện dung lẫn nhau (phát hiện điện dung giữa hai điện cực) dễ dàng bị can thiệp bởi hằng số điện môi của nước.

3. Vật liệu cơ chất (lớp hỗ trợ)

Chất nền cần đáp ứng các yêu cầu của cách nhiệt, kháng nước và liên kết với cảm biến cùng một lúc:

· Polyetylen terephthalate (PET): chi phí thấp, linh hoạt tốt (có thể lăn), nhưng điện trở nhiệt độ trung bình (<80), phù hợp cho thiết bị dưới nước cấp của người tiêu dùng;

· Polyimide (PI): Kháng nhiệt độ cao (> 300), Kháng ăn mòn hóa học, phù hợp cho các kịch bản áp suất cao cấp công nghiệp hoặc dưới biển (như robot dưới nước);

· Nhựa epoxy cốt sợi thủy tinh (FR-4): Độ bền cơ học cao, được sử dụng cho các thiết bị màn hình dày đòi hỏi hỗ trợ cứng nhắc (như máy tính xách tay chống thấm nước).

B. Yêu cầu về vật liệu bảo vệ phụ trợ

1. Vật liệu niêm phong và liên kết

Thiết bị dưới nước phải đạt đến mức bảo vệ IP68/IP69K, chìa khóa nằm trong việc niêm phong cạnh và liên kết giao diện:

· Chất trám silicon: Độ đàn hồi cao, khả năng chống lão hóa (-50 ℃ ~ 200), có thể lấp đầy khoảng cách nhỏ giữa màn hình và vỏ để ngăn chặn sự xâm nhập của nước;

· Keo polyurethane (PU): Kháng thủy phân tốt, phù hợp cho các kịch bản ngâm dài hạn (như thiết bị lặn);

· Keo OCA cấp quang học: Được sử dụng để phù hợp với lớp bìa và lớp cảm biến, nó phải đáp ứng cả độ truyền sáng cao (＞ 99%) và chống thấm nước (tốc độ hấp thụ nước ＜ 0,1%).

2. Vật liệu chống phân cực và chống ăn mòn

Nước (đặc biệt là nước muối) có chứa chất điện giải, có thể dễ dàng gây ra sự ăn mòn của các bộ phận kim loại hoặc các cảm biến ngắn:

· Lớp phủ cách điện: lớp phủ polytetrafluoroetylen (PTFE) hoặc lớp phủ gốm trên bề mặt của khung kim loại hoặc các bộ phận cấu trúc để chặn tiếp xúc với chất điện phân;

· Hợp kim bằng thép không gỉ/Titan: Được sử dụng cho các bộ phận kết cấu bên trong (như giao diện cáp), thép không gỉ (316L) có khả năng chống ăn mòn ion clorua và hợp kim titan có độ bền cao và khả năng tương thích sinh học cao (phù hợp với thiết bị y tế lặn).

3. Vật liệu chống áp suất nước (cảnh biển sâu)

Biển sâu (> 100 mét) cần phải chịu được áp suất cao (cứ sau 10 mét ≈ 1 khí quyển) và vật liệu cần phải có khả năng chống biến dạng:

· Thủy tinh tăng cường cơ chất + PI: Độ cứng cao của thủy tinh có thể chống lại biến dạng áp suất nước và tính linh hoạt của chất nền PI tránh bị nứt ứng suất;

· Thiết kế cấu trúc tổng hợp: Áp dụng cấu trúc đa lớp "thủy tinh-kim loại", chất đàn hồi (như cao su silicon) hấp thụ biến dạng áp suất nước và bảo vệ mạch bên trong.

       Thiết kế vật liệu của màn hình cảm ứng dưới nước phải tập trung vào ba mục tiêu cốt lõi của "chống thấm nước và chống nước, chống ăn mòn và không thất bại, và chạm vào mà không cần đánh giá sai". Lớp vỏ siêu hydrophobic được sử dụng để giảm nhiễu nước, vật liệu dẫn điện chống ăn mòn thay thế ITO truyền thống và cấu trúc niêm phong chính xác ngăn chặn sự xâm nhập của nước. Ngoài ra, sự kết hợp vật liệu phù hợp được chọn kết hợp với các yêu cầu cảnh (như cấp tiêu dùng/cấp công nghiệp/lớp biển sâu). Công nghệ Thâm Quyến Hongjia có thể hợp tác với khách hàng để tùy chỉnh màn hình cảm ứng điện dung để sử dụng dưới nước. Chúng tôi có 12 năm kinh nghiệm trong ngành và chào đón khách hàng gửi email cho chúng tôi để được tư vấn.