CN108323869A - 一种石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋，属于智能鞋领域。它包括以层状螺旋结构排列的电热层，以及特殊制备的石墨烯锦纶纤维材料，所述石墨烯锦纶纤维材料包括以下重量份的各原料：石墨烯1~3份，电气石粉2~4份，绢云母5~8份，氨基己酸25~50份，聚氧乙烯烷基醚5~10份，己内酰胺75~150份，本发明的石墨烯发热鞋垫及鞋具有智能温控系统，按需加热，同时鞋及鞋垫使用石墨烯锦纶纤维面料，具有抗菌抑菌、远红外等功能，其功能性不随着使用过程而发生衰减。

Description

一种石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋

技术领域

本发明属于智能鞋领域，更具体地说，涉及一种石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋。

背景技术

鞋的发展伴随着人类文明的发展。随着人类需求及使用环境的变化，鞋的款式及功能也在不断拓展及提升，如跑步鞋、登山鞋、篮球鞋、雪地靴等各类不同功能需求的鞋子被逐渐开发，以满足需求。

办公室上班人员等久坐一族、户外执勤站岗士兵等其他需要在户外工作的人们以及老年人，由于长时间保持坐姿或站姿，在寒冷的冬季或多或少会出现脚部冰冷的情况，造成血流不畅，引起全身不适。

石墨烯是一种新兴材料，集多种特殊功能一身。经石墨烯改性的高分子材料，如石墨烯锦纶纤维及面料、石墨烯聚氨酯海绵等，具有优异的抗菌抑菌性、低温远红外性、耐紫外线等，而且经化学原位聚合改性后的高分子材料其具备的功能性不随着使用周期的延长而减弱，是一种长着石墨烯的高分子材料。

目前市面已有销售电热取暖的鞋垫及鞋，但该鞋垫需要持续获得电源，而且采用陶瓷发热片或电热丝，存在使用疲劳的问题。公开日为2013年12月11日的中国专利201320293877.5公开了一种鞋子及其发热鞋垫，鞋垫中采用印刷膜工艺制备电热膜及控制电路和连接蓄电池。该专利中对温控部分未做明确说明，存在使用中温度控制的问题，而且没有设置控制终端或者智能感应系统，实现对鞋垫的可控加热。公开日为2017年9月15日的中国专利201710267078.3公开了一种石墨烯远红外发热鞋，该发明中提供了一种具有理疗作用的石墨烯远红外发热鞋，实现对人体足部进行加热保暖的鞋，同时该发明还在发热载体中加入纳米银及火山石粉具有杀菌效果。该专利中也仅是提到设有温控电路，但未具体设计控制终端，不能实现鞋垫的可控加热，同时在发热载体中加入纳米银及火山石粉，存在使用过程中的流失问题，杀菌的耐久性会随着使用过程逐渐降低。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术存在的上述问题，本发明旨在提供一种石墨烯发热鞋垫及鞋，其具有智能温控系统，按需加热，同时鞋及鞋垫使用石墨烯锦纶纤维面料，具有抗菌抑菌、远红外等功能，其功能性不随着使用过程而发生衰减。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种石墨烯远红外智能温控鞋垫，包括由上至下的上层、中层和下层，所述中层自上而下地设有绝缘层、鞋垫电热层和温控感应层，所述鞋垫电热层为发热纤维以层状螺旋结构排列；所述温控感应层包括温控芯片和步态感应压力芯片，所述步态感应压力芯片用于采集用户在行走过程中人体压力信息；所述温控芯片和所述步态感应压力芯片通过接线口与所述鞋垫电热层连接；

所述上层和下层均为石墨烯锦纶纤维材料，所述石墨烯锦纶纤维材料包括以下重量份的各原料：石墨烯1～3份，电气石粉2～4份，绢云母5～8份，氨基己酸25～50份，聚氧乙烯烷基醚5～10份，己内酰胺75～150份，所述石墨烯锦纶纤维材料由中国专利201710222714.0中的实施例1所述的方法制备得到。

更进一步地，所述接线口为可拆卸式磁力搭扣。

更进一步地，所述上层、中层和下层之间通过江米胶进行涂刷粘接。

一种石墨烯远红外智能温控鞋，包括前述的石墨烯远红外智能温控鞋垫，鞋面内侧设有鞋面电热层，所述鞋面电热层采用发热纤维以层状螺旋结构排列；所述鞋面电热层通过导线与所述鞋垫电热层连接。

更进一步地，还包括位于鞋体足跟部的电池模块，所述电池模块包括工作电压为3.7V的石墨烯掺杂锂聚合物电池，所述石墨烯掺杂锂聚合物电池通过控制终端与所述接线口连接，所述控制终端用于控制电流的通断。

更进一步地，还包括位于鞋体足跟部的蓝牙模块，所述控制终端与所述蓝牙模块连接，所述蓝牙模块通过蓝牙信号与手机APP连接，所述蓝牙模块由所述电池模块供电。

更进一步地，所述石墨烯掺杂锂聚合物电池采用电磁无线感应充电方式。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋，其可智能监测温度，自动加热，帮助用户纠正走路形态，同时鞋垫及鞋具有抗菌抑菌、远红外等功能。

(2)本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋，采用石墨烯锦纶纤维及面料具有抗菌抑菌功能，其大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率均达99％以上；还具有远红外线功能，用于人体脚部护理，远红外线使毛细血管扩张，加速血液循环，达到暖脚、暖身、理疗的效果，石墨烯发热芯片远红外线法向全发射率达到90％以上，超过国家标准的88％。

(3)本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋，采用鞋底及鞋面双效加热，改善已有产品单一鞋底加热缺陷。

(4)本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋，鞋底设置有智能压力传感器，能监测及采集用户在行走过程中人体压力信息，用来分析用户行走过程中的步态、布姿。

(5)本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋，电池采用电磁无线感应充电方式，方便快捷，鞋面无需充电接口，保证鞋外观及使用便捷。

(6)本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋，通过蓝牙传输，可直接利用APP软件与手机连接，操作方便快捷。

(7)本发明的结构简单，设计合理，易于制造。

附图说明

图1是本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫结构示意图；

图2是本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫的中层结构图，其中a为绝缘层，b为鞋垫电热层，c为温控感应层；

图3是本发明的石墨烯远红外智能温控鞋鞋面结构剖视图；

图4是本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋工作原理示意图；

图中：1、上层；2、中层；3、下层；4、鞋面电热层；201、绝缘层；202、鞋垫电热层；203、接线口；204、温控芯片；205、步态感应压力芯片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1，本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫，包括由上至下的上层1、中层2和下层3，该三层之间通过江米胶进行涂刷粘接，江米胶与石墨烯锦纶纤维材料配合，可显著提高鞋垫的保健性能。

参照图2，本发明的石墨烯远红外智能温控鞋垫，上层1和下层3均为石墨烯锦纶纤维材料，中层2自上而下地设有绝缘层201、鞋垫电热层202和温控感应层，绝缘层201为绝缘EVA材料，鞋垫电热层202为发热纤维以层状螺旋结构排列，温控感应层包括温控芯片204和步态感应压力芯片205，步态感应压力芯片205用于监测及采集用户在行走过程中人体压力信息，分析用户行走过程中的步态、步姿；温控芯片204和步态感应压力芯片205通过接线口203与鞋垫电热层202连接；接线口203为可拆卸式磁力搭扣。

参照图3，本发明的石墨烯远红外智能温控鞋，鞋面内侧设有鞋面电热层4，鞋面电热层4采用发热纤维以层状螺旋结构排列；鞋面电热层4通过导线与鞋垫电热层202连接。鞋体足跟部设有电池模块，电池模块包括工作电压为3.7V的石墨烯掺杂锂聚合物电池，石墨烯掺杂锂聚合物电池通过控制终端与接线口203连接，控制终端用于控制电流的通断。

鞋体足跟部还设有蓝牙模块，控制终端与蓝牙模块连接，蓝牙模块通过蓝牙信号与手机APP连接。电池为步态感应压力芯片205、温控芯片204及蓝牙模块提供电源。

图4为本发明的石墨烯远红外智能温控鞋的工作原理，电池为步态压力传感器模块、发热温控及蓝牙通信模块提供电源。通过蓝牙通信模块可以在配套APP软件精确监测及采集用户在行走过程中人体压力信息并通过蓝牙模块传送至APP中，APP计算两脚压力的差值并将所述差值与预设差值进行比较，若所述差值大于预设差值，APP会发出警报，提醒人两脚发生了重心偏移，同时，通过鞋垫电热层202和鞋面电热层4给鞋体及鞋垫加热，智能温控芯片204设置温度阈值范围，设置最高加热至40℃；当温控系统判断温度高于温度上限(40℃)时，自动关闭加热控制模块。

电池模块采用电磁无线感应充电方式；感应充电接收模块位于鞋跟中石墨烯掺杂锂聚合物电池的下面。感应充电模块包括发射模块及接收模块；

发射模块的指标：

发射模块尺寸：长10～16mm，宽5～11mm，高2～4mm；

发射线圈尺寸：外径20～38mm，内径10～30mm，厚0.5～2mm；

发射线圈电感量：10UH～60UH；

发射模块工作电压：9V～12V。

接收模块技术指标：

接收模块的输出电流：5V/600mA～1000mA；

接收的作用距离：1～20mm；

接收模块尺寸：长10～24mm，宽5～10mm，高1～3mm；

接收线圈尺寸：外径20～38mm，内径10～30mm，厚0.5～2mm。

本实施例1的上层1的石墨烯锦纶纤维材料由以下重量份的各原料组成：石墨烯1份，电气石粉2份，绢云母8份，氨基己酸25份，聚氧乙烯烷基醚10份，己内酰胺100份，并由中国专利201710222714.0中的实施例1所述的方法制备并纺丝而成。

对本实施例1的石墨烯远红外智能温控鞋进行抗菌抑菌性能、远红外性能、负离子释放量的性能测试。

实施例2

本实施例2的石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋与实施例1中所述基本一致，不同之处在于，上层1的石墨烯锦纶纤维材料由以下重量份的各原料组成：石墨烯3份，电气石粉4份，绢云母5份，氨基己酸50份，聚氧乙烯烷基醚5份，己内酰胺75份。

对本实施例2的石墨烯远红外智能温控鞋进行抗菌抑菌性能、远红外性能、负离子释放量的性能测试。

实施例3

本实施例3的石墨烯远红外智能温控鞋垫及鞋与实施例1中所述基本一致，不同之处在于，上层1的石墨烯锦纶纤维材料由以下重量份的各原料组成：石墨烯2份，电气石粉3份，绢云母7份，氨基己酸35份，聚氧乙烯烷基醚8份，己内酰胺150份。

对本实施例3的石墨烯远红外智能温控鞋进行抗菌抑菌性能、远红外性能、负离子释放量的性能测试。

表1各实施例的产品测试结果

由表1的测试结果可知，采用本发明的各实施例鞋子的抗菌抑菌效果均大于99％，纤维的远红外法向发射率及升温幅度都大幅增强，同时纤维具有了较好的负离子释放的性能。

本发明的其他未公开细节，采用本领域常用的公开技术均可实现，即属于现有技术。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种石墨烯远红外智能温控鞋垫，包括由上至下的上层（1）、中层（2）和下层（3），其特征在于，所述中层（2）自上而下地设有绝缘层（201）、鞋垫电热层（202）和温控感应层，所述鞋垫电热层（202）为发热纤维以层状螺旋结构排列；所述温控感应层包括温控芯片（204）和步态感应压力芯片（205），所述步态感应压力芯片（205）用于采集用户在行走过程中人体压力信息；所述温控芯片（204）和所述步态感应压力芯片（205）通过接线口（203）与所述鞋垫电热层（202）连接；

所述上层（1）和下层（3）均为石墨烯锦纶纤维材料，所述石墨烯锦纶纤维材料包括以下重量份的各原料：石墨烯1~3份，电气石粉2~4份，绢云母5~8份，氨基己酸25~50份，聚氧乙烯烷基醚5~10份，己内酰胺75~150份，所述石墨烯锦纶纤维材料由中国专利201710222714.0中的实施例1所述的方法制备得到。

2.根据权利要求1所述的石墨烯远红外智能温控鞋垫，其特征在于，所述接线口（203）为可拆卸式磁力搭扣。

3.根据权利要求1所述的石墨烯远红外智能温控鞋垫，其特征在于，所述上层（1）、中层（2）和下层（3）之间通过江米胶进行涂刷粘接。

4.一种石墨烯远红外智能温控鞋，包括权利要求1~3中任一项所述的石墨烯远红外智能温控鞋垫，其特征在于，鞋面内侧设有鞋面电热层（4），所述鞋面电热层（4）采用发热纤维以层状螺旋结构排列；所述鞋面电热层（4）通过导线与所述鞋垫电热层连接。

5.根据权利要求4所述的石墨烯远红外智能温控鞋，其特征在于，还包括位于鞋体足跟部的电池模块，所述电池模块包括工作电压为3.7V的石墨烯掺杂锂聚合物电池，所述石墨烯掺杂锂聚合物电池通过控制终端与所述接线口（203）连接，所述控制终端用于控制电流的通断。

6.根据权利要求5所述的石墨烯远红外智能温控鞋，其特征在于，还包括位于鞋体足跟部的蓝牙模块，所述控制终端与所述蓝牙模块连接，所述蓝牙模块通过蓝牙信号与手机APP连接，所述蓝牙模块由所述电池模块供电。

7.根据权利要求5或6所述的石墨烯远红外智能温控鞋，其特征在于，所述石墨烯掺杂锂聚合物电池采用电磁无线感应充电方式。