一种可穿戴电加热系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种可穿戴电加热系统，其包括：可穿戴电加热物件，所述可穿戴电加热物件含有高弹性电加热纤维，所述高弹性电加热纤维包括负载有导电材料的螺旋状纤维、以及由渗透于所述螺旋状纤维内部且包裹于所述螺旋状纤维外表面的弹性聚合物构成的弹性支撑体；与所述可穿戴电加热物件相连以调节其温度的控制单元；和与控制单元通信以对其发出温度调节指令的终端设备。本实用新型专利技术提供的上述可穿戴电加热系统可以在拉伸、弯曲、扭曲等变形条件下仍然保持稳定的电加热性能。

Wearable electric heating system

The utility model provides a wearable electric heating system, which comprises a wearable electric heating object, the wearable electric heating electric heating object containing high elastic fiber, the high elastic fiber electric heating load includes a support body helical fiber, conductive material and elastic elastic polymer composed of penetration to the helical fibers and helical fibers wrapped in the outer surface; and the wearable object is connected to electric heating control unit regulates its temperature; and the control unit and communication terminal to send the temperature control equipment. The wearable electric heating system provided by the utility model can maintain stable electric heating performance under the condition of stretching, bending, twisting and other deformation.

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴电加热系统
本技术涉及一种可穿戴电加热系统，属于柔性及可穿戴电子学领域以及新材料

技术介绍
可穿戴电加热器件，主要用于提供保暖以及热疗应用。基于电阻焦耳热式的电加热器件由于易于加工，方便调控以及高效率能量转换，最有希望广泛应用于可穿戴器件。传统的用于电加热的材料主要是掺铟氧化锡(ITO)，但由于其是脆性的，所以难以在对柔性甚至可拉伸性有着高要求的可穿戴领域取得很好的应用。近年来，一些具有优异的导电性和机械柔性的纳米材料，如碳纳米管【参照文献1】、石墨烯【参照文献2】、金属纳米线【参照文献3】、以及它们的混合材料【参照文献4】，开始被作为加热材料应用于电阻式电加热器件。在应用于可穿戴式电加热器件时，有两个重要的问题需要考虑。一方面，大部分的可穿戴式电加热器件借助柔性的聚合物薄膜作为基板【参照文献5,6】，这样在长时间穿戴时会由于透气性差造成穿戴舒适性问题。另一方面，在日常穿戴中，电加热器件还需要能够在外界力学作用时仍然保持稳定工作，这是绝大部分的可穿戴电加热器件都无法达到的【参照文献7,8】。目前，还没有能够在各种力学冲击，如弯曲、扭曲、拉伸作用下，还能够提供有效的电加热性能的电加热纤维，以及其编织成的电加热织物。例如CN204808061U公开一种可穿戴式温度控制装置，但是其贴片式的发热片会导致穿戴后影响透气性；CN204581658U公开一种用于促进肩周炎治疗的加热背心，包括布制的披肩背心和加热装置，但由于其电热块由外侧包裹树脂的电热丝构成，所以无法在拉伸变形时仍然保持正常工作。因此，开发一种工艺简单、易于操作的柔性可拉伸可穿戴电加热器件的制备方法是十分重要的，但就本技术的专利技术人所知，目前为止还没有开发出有效的方法。现有技术文献非专利文献1D.Janas,K.K.Koziol,Carbon2013,59,457.非专利文献2M.K.Choi,I.Park,D.C.Kim,E.Joh,O.K.Park,J.Kim,M.Kim,C.Choi,J.Yang,K.W.Cho,J.-H.Hwang,J.-M.Nam,T.Hyeon,J.H.Kim,D.-H.Kim,Adv.Funct.Mater.2015,25,7109.非专利文献3J.Chen,J.Chen,Y.Li,W.Zhou,X.Feng,Q.Huang,J.G.Zheng,R.Liu,Y.Ma,W.Huang,Nanoscale2015,7,16874.非专利文献4X.Zhang,X.Yan,J.Chen,J.Zhao,Carbon2014,69,437.非专利文献5S.Choi,J.Park,W.Hyun,J.Kim,J.Kim,Y.B.Lee,C.Song,H.J.Hwang,J.H.Kim,T.Hyeon,D.-H.Kim,AcsNano2015,9,6626.非专利文献6J.Kim,M.Lee,H.J.Shim,R.Ghaffari,H.R.Cho,D.Son,Y.H.Jung,M.Soh,C.Choi,S.Jung,K.Chu,D.Jeon,S.T.Lee,J.H.Kim,S.H.Choi,T.Hyeon,D.H.Kim,Nat.Commun.2014,5,5747.非专利文献7P.C.Hsu,X.Liu,C.Liu,X.Xie,H.R.Lee,A.J.Welch,T.Zhao,Y.Cui,NanoLett.2015,15,365.非专利文献8M.J.Rahman,T.Mieno,JNanomater.2015,2015,1.专利文献：专利文献1：CN204808061U专利文献2：CN204581658U。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的在于提供一种高弹性可穿戴电加热系统。在此，本技术提供一种可穿戴电加热系统，包括：可穿戴电加热物件，所述可穿戴电加热物件含有高弹性电加热纤维，所述高弹性电加热纤维包括负载有导电材料的螺旋状纤维、以及由渗透于所述螺旋状纤维内部且包裹于所述螺旋状纤维外表面的弹性聚合物构成的弹性支撑体；与所述可穿戴电加热物件相连以调节其温度的控制单元；和与控制单元通信以对其发出温度调节指令的终端设备。本技术提供的高弹性电加热纤维中，首先，导电材料，例如金属纳米颗粒、金属纳米线、导电聚合物等负载在螺旋状纱线上形成网状导电通路，在通电后其中的导电材料利用焦耳效应可以有效发热。其次，本技术中，弹性支撑体填充螺旋状纱线内部(内腔)以及包覆螺旋状纱线外表面，即、负载有导电材料的螺旋状纱线完全嵌入弹性支撑体内，从而弹性支撑体可对负载有导电材料的螺旋状纱线进行了360度的包覆，更具体地说，弹性支撑体不仅在螺旋状纱线外表面形成弹性包覆层，还在螺旋状纱线的内腔形成弹性填充体，以及在相邻螺圈之间形成了可拉伸的弹性连接体，借助于该弹性支撑体，一方面确保了螺旋状纱线被拉伸时能可靠地保持螺旋状结构而保持导电通路(在拉伸、弯曲、扭曲等变形条件下，螺旋状纱线被拉伸(即螺距变大)，但螺旋状缠绕的长纱线本身并没有断裂，仍能实现其上负载的导电材料构成的导电通路的完整性)，另一方面在撤去外力时，螺旋状纱线也能借助弹性支撑体的弹性回复恢复原型。此外，弹性支撑体对负载有导电材料的螺旋状纱线进行了360度的包覆能将形成导电网络的导电材料(例如金属纳米线)更好地钉扎于螺旋缠绕长纤维的表面。因此。本技术提供的上述纤维可以在拉伸、弯曲、扭曲等变形条件下仍然保持稳定的电加热性能。而且，本技术可以方便简单地对可穿戴电加热物件的温度进行调控。较佳地，所述控制单元包括：对所述可穿戴电加热物件供电以使其发热的电源；检测所述可穿戴电加热物件的温度的温度传感器；根据温度传感器的检测结果调节所述可穿戴电加热物件的温度的温度调节单元；以及与所述终端设备通信的通信装置。较佳地，所述通信装置为蓝牙装置或红外装置。较佳地，所述终端设备上具有温度信息显示部和温度设定部。较佳地，所述终端设备上还具有电源电量剩余信息显示部和通信连接标识。较佳地，所述可穿戴电加热物件包括护膝、护肘、手套和外套。附图说明图1为实施例1-3中所使用的S型螺旋状聚酯纤维纱线的结构示意图；图2为实施例5中浸渍铜纳米线并进行氢气等离子体处理后的螺旋纱线的结构示意图；图3为实施例2中的高弹性电加热纤维的结构示意图；图4为实施例6中所得到的电加热织物结构示意图；图5为本技术中一个示例的智能可穿戴电加热系统的结构框图；图6为示出了控制单元的具体结构的智能可穿戴电加热系统的结构框图；图7为智能可穿戴电加热系统的终端设备的结构框图。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本技术，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本技术，而非限制本技术。图3示出本技术的一个示例的高弹性电加热纤维的结构示意图，其包括负载有导电材料的螺旋状纱线(参见图1、2)、以及由渗透包裹于螺旋状纱线内部和外表面的弹性聚合物构成的弹性支撑体。所述螺旋状纱线可为单根织物长纤维或呈单股的多根织物长纤维，以“S”型或“Z”型螺旋缠绕，但不限于此。构成螺旋状纱线的长纤维包括但不限于各类人造或天然纤维，如涤纶、锦纶、腈纶、氨纶和棉纤维等。螺旋状纱线的螺旋直径在50～1000um之间可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可穿戴电加热系统，其特征在于，包括：可穿戴电加热物件，所述可穿戴电加热物件含有高弹性电加热纤维，所述高弹性电加热纤维包括负载有导电材料的螺旋状纤维、以及由渗透于所述螺旋状纤维内部且包裹于所述螺旋状纤维外表面的弹性聚合物构成的弹性支撑体；与所述可穿戴电加热物件相连以调节其温度的控制单元；和与控制单元通信以对其发出温度调节指令的终端设备。

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴电加热系统，其特征在于，包括：可穿戴电加热物件，所述可穿戴电加热物件含有高弹性电加热纤维，所述高弹性电加热纤维包括负载有导电材料的螺旋状纤维、以及由渗透于所述螺旋状纤维内部且包裹于所述螺旋状纤维外表面的弹性聚合物构成的弹性支撑体；与所述可穿戴电加热物件相连以调节其温度的控制单元；和与控制单元通信以对其发出温度调节指令的终端设备。2.根据权利要求1所述的可穿戴电加热系统，其特征在于，所述控制单元包括：对所述可穿戴电加热物件供电以使其发热的电源；检测所述可穿戴电加热物件的温度的温度传感器；根据温...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙静，程荫，王冉冉，王焱，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31