一种具有加热功能的表皮电子纹身及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种具有加热功能的表皮电子纹身及其制备方法和应用。所述具有加热功能的表皮电子纹身包括由导电油墨形成的往返回路和加热端；所述导电油墨包括：聚乙烯醇溶液和液态金属。本发明专利技术提供一种喷绘在皮肤上的具有加热功能的导电图案纹身，通过对这种表皮电子纹身通电即可进行对皮肤进行加热，可实现局部皮肤的热疗，改善局部血液循环、消肿、止痛和缓解粘连的作用，以及在虚拟现实领域领域实现人对虚拟环境中温度的感知和交互，并且这种加热电子纹身解决了常规电阻加热贴片的不透气性以及贴在皮肤上对皮肤造成的不适感。以及贴在皮肤上对皮肤造成的不适感。以及贴在皮肤上对皮肤造成的不适感。

【技术实现步骤摘要】
一种具有加热功能的表皮电子纹身及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于导电材料
，涉及一种电子纹身及其制备方法和应用，尤其涉及一种具有加热功能的表皮电子纹身及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]可穿戴设备发展迅猛，包括健康监测和治疗、体感游戏、虚拟现实在内的多领域需要对人表皮进行加热。常规的加热方式包括红外辐射加热以及传导加热。通过红外辐射加热的方式需要在人体附近设置光源，不方便人体的移动，使用局限明显。通过热传导的方式对局部皮肤进行加热通常通过在皮肤上贴附加热片进行加热。这种加热方式不受人体活动的影响，方便在生活中和复杂的环境中使用。然而，目前通过热传导方式对人表皮进行加热的方式主要通过将有加热功能的贴片贴附在皮肤上，实现对局部皮肤进行加热。
[0003]目前，前沿研究多是将贴合性好的柔性可拉伸电路黏附在皮肤上，达到和皮肤的充分贴合，可跟随皮肤拉伸变形，在通电的情况下达到加热目的。这种将柔性可拉伸加热薄膜贴片贴在皮肤上的方式没办法完全嵌合到皮肤的纹路深处，因此与皮肤的共型性会稍差。并且大面积不透气薄膜的覆盖会阻碍皮肤的透气，出汗后其与皮肤的粘合性也将大大降低。皮肤上贴附薄膜的不适感也是一个缺点。
[0004]CN110696540A公开了一种基于图案化石墨烯的电子纹身皮肤及其制备方法。该电子纹身皮肤主要由三层组成：上层为PDMS层，中间为石墨烯层，下层为胶基层。使用时通过胶基层(背胶)转移到人体皮肤，实现电子纹身皮肤直接贴在人体皮肤表面。除了具有美观装饰的作用，还可通过中间层石墨烯的电信号变化可以检测人体运动及脉搏、呼气频率等健康数据。
[0005]CN108384327A公开了一种拉伸致导电的基于液态金属颗粒的导电油墨，所述导电油墨包括：液态金属、高分子溶液，提供了该导电油墨的制备方法和应用。本专利技术的导电油墨制备简单，成本低廉，图案化容易，适用于各种基底材料，且液态金属本身具有优异的导电性、柔性以及拉伸性能。
[0006]因此，开发一种与皮肤的共型性佳且无不适感的电子纹身是本领域的研究重点。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有加热功能的表皮电子纹身及其制备方法和应用。本专利技术由导电油墨形成特定的纹身图案，既保证了纹身的加热面积，又保证了纹身的透气性。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了具有加热功能的表皮电子纹身，所述具有加热功能的表皮电子纹身包括由导电油墨形成的往返回路和加热端；
[0010]所述导电油墨包括：聚乙烯醇溶液和液态金属。
[0011]在本专利技术中，采用的是喷绘特定往返回路的油墨层纹身的方式将耐摩擦的导电油
墨直接印刷在皮肤表面，形成可加热的电路图案，因此没有不透气薄膜材料对皮肤的大面积覆盖。这种特定图案烦人纹身可以将导电电路与皮肤完全嵌合，深入皮肤纹路，无损感受皮肤的形变效果。并且本专利技术使用的油墨具有耐摩擦性，因此也不需要使用封装层进行封装。其出汗后依然具有较好稳定性，而不会影响其和皮肤的粘合性。这种喷绘的可加热表皮电子纹身在皮肤上存在完全无感，没有不适感。
[0012]其中，往返回路和加热端均由导电油墨形成，所述导电油墨包括：聚乙烯醇溶液和液态金属，液态金属本身具有优异的导电性、柔性以及拉伸性能，而聚乙烯醇相比其他高分子溶液能够更好地保证透气性，加热效果和耐摩擦性。
[0013]其中，加热端分别设置于所述往返回路的两端，加热时，将电往返回路两端连接到电源上通电加压，所述表皮电子纹身形成电路回路，即可进行加热。加热端的形状可任意设置，如圆形、椭圆形等。
[0014]优选地，所述具有加热功能的表皮电子纹身的厚度为5
‑
15μm，例如可以是5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm等。
[0015]优选地，所述具有加热功能的表皮电子纹身包括由导电油墨形成的具有5条以上(例如可以是5条、6条、7条、8条、9条、10条、11条、12条、13条、14条、15条、20条、25条等)的往返回路的油墨层。
[0016]在本专利技术中，若往返回路过少，导电电路对于皮肤的加热效果较差；若往返回路过多，则会导致油墨对皮肤的大面积覆盖过多，透气性较差。
[0017]优选地，每条往返回路的长度相同，每条往返回路的间距相同。
[0018]优选地，所述聚乙烯醇溶液和液态金属的质量比为(1
‑
2):1，例如可以是1:1、1.2:1、1.4:1、1.6:1、1.8:1、2:1等。
[0019]优选地，所述聚乙烯醇溶液的固含量为1
‑
10wt％，例如可以是1wt％、2wt％、4wt％、6wt％、8wt％、10wt％等。
[0020]优选地，所述聚乙烯醇的醇解度为99mol％以上，例如可以是99.0mol％、99.1mol％、99.2mol％、99.3mol％、99.4mol％、99.5mol％等。
[0021]优选地，所述聚乙烯醇溶液中溶剂选自水或二甲基亚砜，优选为水。
[0022]优选地，所述液态金属为镓铟合金和/或镓金属。
[0023]优选地，所述镓铟合金中镓和铟的质量比为(3
‑
4):1，例如可以是3:1、3.2:1、3.4:1、3.6:1、3.8:1、4:1等。
[0024]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的具有加热功能的表皮电子纹身的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0025](1)前处理：将聚乙烯醇溶液和液态金属混合超声，得到导电油墨；按照绘制的电子纹身制造镂空图案贴纸；
[0026](2)将步骤(1)的镂空图案贴纸贴附在皮肤后，再喷涂导电油墨，形成具有加热功能的表皮电子纹身。
[0027]本专利技术的制作方式非常简单，从油墨的制备到喷绘完成只需10min以内，且这种喷绘纹身的方式可以将导电电路与皮肤完全嵌合，深入皮肤纹路，提升皮肤的加热效果
[0028]优选地，步骤(1)中，所述混合超声的功率为15
‑
20W，例如可以是15W、16W、17W、18W、19W、20W等，所述混合超声的时间为2
‑
3min，例如可以是2min、2.2min、2.4min、2.6min、
2.8min、3min等。
[0029]优选地，步骤(1)中，所述镂空图案贴纸的材质为PVC。
[0030]优选地，步骤(2)中，所述喷涂采用气动喷笔进行。
[0031]优选地，所述气动喷笔的工作气压为20
‑
30psi，例如可以是20psi、22psi、24psi、26psi、28psi、30psi等，所述气动喷笔的喷嘴口径为0.3
‑
0.5mm，例如可以是0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm等，所述气动喷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有加热功能的表皮电子纹身，其特征在于，所述具有加热功能的表皮电子纹身包括由导电油墨形成的往返回路和加热端；所述导电油墨包括：聚乙烯醇溶液和液态金属。2.根据权利要求1所述的具有加热功能的表皮电子纹身，其特征在于，所述具有加热功能的表皮电子纹身的厚度为5
‑
15μm。3.根据权利要求1或2所述的具有加热功能的表皮电子纹身，其特征在于，所述具有加热功能的表皮电子纹身包括由导电油墨形成的具有5条以上的往返回路的油墨层；优选地，每条往返回路的长度相同，每条往返回路的间距相同。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的具有加热功能的表皮电子纹身，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液和液态金属的质量比为(1
‑
2):1。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的具有加热功能的表皮电子纹身，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的固含量为1
‑
10wt％；优选地，所述聚乙烯醇的醇解度为99mol％以上；优选地，所述聚乙烯醇溶液中溶剂选自水或二甲基亚砜，优选为水。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的具有加热功能的表皮电子纹身，其特征在于，所述液态金属为镓铟合金和/或镓金属；优选地，所述镓铟合金中镓和铟的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴宇，丁力，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：