一种具有传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料及其制备方法技术

一种具有智能传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料及其制备方法与应用，属于聚合物功能材料领域

【技术实现步骤摘要】
一种具有传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种具有智能传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料及其制备方法，属于聚合物功能材料领域
。

技术介绍

[0002]节能减排和多样化的人体体温调节需求使得人体热管理技术成为当前热能领域的重点研究方向
。
人体热管理技术通过可穿戴热管理器件调控人体热量，营造人体热舒适感；从而降低建筑物采暖
/
制冷能耗，达到节能减排的功效
。
相变材料
(PCM)
因其良好的相变热管理性能和相变过程易调节的优势在人体热管理领域受到研究人员的广泛关注
。
其可通过潜热储存
/
释放过程有效调节人体表面温度，满足个人多样化的热舒适需求
。
然而，相变材料固有的泄漏和高刚度问题阻碍了其在人体热管理领域中的应用
。
因此，开发制备高柔顺性的可穿戴相变材料对人体热管理技术的开发具有重要意义
。(Shi,J.,Qin,M.,Aftab,W.,and Zou,R.(2021).Flexible phase change materials for thermal energy storage.Energy Storage Mater.41,321
‑
342.)
[0003]目前，柔性可穿戴相变材料的研发仍面临诸多挑战：
(1)
传统柔性相变材料的制备工序复杂，成本较高；
(2)<br/>制得的柔性相变材料室温刚性
、
脆性大，难以满足人体可穿戴需求
。
同时，相变材料也面临储热功能单一，难于适应人体可穿戴设备智能化发展的需要
。
因此，开发制备具有运动传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料在人体可穿戴热管理
、
健康智能传感领域具有重要的应用价值
。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在对柔性聚醚网络进行结构设计与改性，将离子导电特性与聚醚高分子网络柔顺特性相结合，原位负载相变分子，从而构建集高柔顺性
、
智能传感
、
热能管理于一体的人体可穿戴相变热管理材料，在调控人体热量的同时，实现人体运动及触觉传感的功效
。
具有离子导电特性的柔性聚醚网络的构建是实现智能传感及热量管理的关键
。
利用金属离子与柔性聚醚网络中的醚氧键配位络合构筑柔性聚醚导电骨架，原位包覆有机固液相变组分，设计制备具有智能传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料，在解决相变材料负载率低
、
相变材料漏液问题的同时，赋予材料智能传感的功能
。
其在人体可穿戴热管理
、
健康智能传感及人机交互领域有着重要的应用价值
。
[0005]本专利技术目的是提供一种具有智能传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料
。
该相变材料在具备高柔顺性能基础上，集智能传感
、
热能存储管理于一体，合成工艺简单，具有广阔的应用前景
。
[0006]一种具有智能传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料，所述相变热管理材料由柔性聚醚导电骨架和填充于骨架间的有机固液相变材料组成
。
其中，高柔顺性聚醚网络与有机相变分子相容性好，相变分子可缠绕在柔性聚醚高分子链周围，形成具有整体柔性的
结晶域，实现了高储热能力与柔性的有机结合
。
此外，柔性聚醚导电骨架是由金属离子与聚醚高分子链段的醚氧键配位络合而成的三维网络结构，金属离子与醚氧键配位形成的离子通道，可实现离子传导及电子输运，具有传感功能
。
[0007][0008]进一步地，本专利技术柔性聚醚导电骨架为具有下列结构通式的高分子聚合物：
n
＝
10
～
1000
的整数，
m
＝
100
～
6000
的整数
。
[0009]进一步地，本专利技术所述柔性聚醚导电骨架是由聚醚胺分子与聚乙二醇二缩水甘油醚分子在有机相中经开环聚合反应生成的柔性聚醚网络，并进一步与金属离子配位络合而成，聚醚胺分子和聚乙二醇二缩水甘油醚的质量比为
(1
‑
3):1。
[0010]进一步地，本专利技术所述柔性聚醚导电骨架由金属离子与柔性聚醚网络中的醚氧键配位络合形成三维导电网络，柔性聚醚导电骨架和金属离子的质量比为
1:50
～
1:3。
[0011]优选地，所述聚醚胺与溶剂的质量比为1：
(10
‑
15)。
[0012]优选地，所述溶剂为四氢呋喃
、
二氧六环
、
石油醚
、
丙酮
、
氯仿
、
二硫化碳
、
苯
、
甲苯
、
硝基苯
、
氯苯
、
环己烷
、
正己烷中的至少一种
。
[0013]优选地，所述有机固液相变材料为十二烷
、
十三烷
、
十四烷
、
十五烷
、
十六烷
、
十七烷
、
十八烷
、
十九烷
、
二十烷
、
正十二醇
、
正十四醇
、
正十六醇
、
十二酸
、
十四酸
、
十六酸
、
十八酸
、
硬脂酸丁酯
、
棕榈酸甲酯
、
硬脂酸甲酯
、
巯基乙酸十八烷基酯中的至少一种
。
[0014]优选地，所述的金属离子为钙离子
、
锂离子
、
钠离子
、
钾离子
、
铷离子
、
铯离子
、
钫离子
、
镁离子
、
二价铁离子
、
三价铁离子
、
锌离子
、
铝离子
、
二价铜离子
、
钡离子
、
三价铬离子
、
钴离子或银离子中的至少一种
。
[0015]本专利技术的另一目的是提供上述具有智能传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料的制备方法
。
[0016]一种具有智能传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料的制备方法，包括下述工艺步骤：
[0017]①
制备聚醚胺分子与聚乙二醇二缩水甘油醚分子的有机分散体系；
[0018]②
将相变分子加入
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有传感功能的柔性可穿戴式相变热管理材料，其特征在于：所述相变热管理材料由柔性聚醚导电骨架和填充于骨架间的有机固液相变材料组成，所述柔性聚醚导电骨架是由金属离子与聚醚高分子链段的醚氧键配位络合而成的三维网络结构
。2.
根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述柔性聚醚导电骨架为具有下列结构通式的高分子聚合物：其中，
n
＝
10
～
1000
的整数，
m
＝
100
～
6000
的整数
。3.
根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述柔性聚醚导电骨架是由聚醚胺与聚乙二醇二缩水甘油醚在有机溶剂中经开环聚合反应生成的柔性聚醚网络，并进一步与金属离子配位络合而成；所述聚醚胺和聚乙二醇二缩水甘油醚的质量比为
(1
‑
3)
：
1。4.
根据权利要求3所述的材料，其特征在于：所述柔性聚醚导电骨架由金属离子与柔性聚醚网络中的醚氧键配位络合形成三维导电网络，柔性聚醚导电骨架和金属离子的质量比为
1:50
～
1:3。5.
根据权利要求3所述的材料，其特征在于：所述聚醚胺与溶剂的质量比为1：
(10
‑
15)
，所述溶剂为四氢呋喃
、
二氧六环
、
石油醚
、
丙酮
、
氯仿
、
二硫化碳
、
苯
、
甲苯
、
硝基苯
、
氯苯
、
环己烷
、
正己烷中的至少一种
。6.
根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述有机固液相变材料为十二烷
、
十三烷
、
十四烷
、
十五烷
、
十六烷
、
十七烷
、
十八烷
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐炳涛，刘璐，张宇昂，张淑芬，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：