CN112712912B - 可穿戴设备石墨烯导电浆料以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可穿戴设备石墨烯导电浆料，包括：以质量分数计的石墨烯90‑95份、石墨蠕虫3‑8份以及无机氧化物0‑2份，其余为溶剂。还提供一种可穿戴设备石墨烯导电浆料制备方法，包括：在溶剂中加入以质量分数计的90‑95份石墨烯，以形成第一混合物；向所述第一混合物种加入以质量分数计的3‑8份石墨蠕虫和0‑2份无机氧化物；以形成第二混合物；将所述第二混合物在混浆机中以2000r/min‑10000r/min搅拌30‑60分钟，以形成第三混合物；将所述第三混合物在均质机中在800‑1500大气压下以30‑50L/h的流量均质若干次，以形成第四混合物；将所述第四混合物在球磨机中以30‑50L/h的流量砂磨1.5h‑3h，以形成可穿戴设备石墨烯导电浆料。能够在产生热量的同时发出有益于人体的红外线，促进局部血液的微循环。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴设备技术领域，尤其涉及一种可穿戴设备石墨烯导电浆料、制备方法以及发热薄膜制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高，为了提高舒适感，部分可穿戴设备通常会对部分或全部覆盖面积进行加热，现有的可穿戴设备中，通常会将发热器件设置在可穿戴设备内进行发热，以提高发热器件的温度，从而实现对可穿戴设备的加热。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
现有的可穿戴设备仅限于对可穿戴设备的加热，未涉及对于可穿戴设备的理疗功能。
发明内容
本发明提供的可穿戴设备石墨烯导电浆料、制备方法以及发热薄膜制备方法，能够在产生热量的同时发出有益于人体的红外线，促进局部血液的微循环。
第一方面，本发明提供一种可穿戴设备石墨烯导电浆料，包括：以质量分数计的石墨烯90-95份、石墨蠕虫3-8份以及无机氧化物0-2份，其余为溶剂。
可选地，所述无机氧化物包括氧化铝或氧化硅中的一种或两种。
可选地，所述无机氧化物包括以质量分数计的氧化硅0-1.8份和氧化铝0.3-1份。
可选地，所述溶剂占所述导电浆料总重量的55％-60％。
第二方面，本发明提供一种可穿戴设备石墨烯导电浆料制备方法，包括：
在溶剂中加入以质量分数计的90-95份石墨烯，以形成第一混合物；
向所述第一混合物种加入以质量分数计的3-8份石墨蠕虫和0-2份无机氧化物；以形成第二混合物；
将所述第二混合物在混浆机中以2000r/min-10000r/min搅拌30-60分钟，以形成第三混合物；
将所述第三混合物在均质机中在800-1500大气压下以30-50L/h的流量均质若干次，以形成第四混合物；
将所述第四混合物在球磨机中以30-50L/h的流量砂磨1.5h-3h，以形成可穿戴设备石墨烯导电浆料。
可选地，所述石墨蠕虫的制备过程包括：
将加热仓加热至预定温度；
将膨胀石墨在加热仓中加热，以得到所述石墨蠕虫。
可选地，所述无机氧化物的制备方法包括：
将氧化硅和氧化铝采用气流破碎的方法破碎至预定粒度，以得到氧化硅粉末和氧化铝粉末；
将以质量分计的0-1.8份所述氧化硅粉末和0.3-1份所述氧化铝粉末进行混合，以得到所述无机氧化物。
可选地，在形成所述第三混合物的过程中，采用水循环冷却的方式对混浆机进行冷却。
可选地，在将所述第四混合物在球磨机中以30-50L/h的流量砂磨1.5h-3h之后，还包括：
对所述完成砂磨的第四混合物进行除磁；
将所述完成除磁后的第四混合物进行超声波消除气泡处理。
第三方面，本发明提供一种可穿戴设备发热薄膜制备方法，包括：
将上述任意一项所述的可穿戴设备石墨烯导电浆料进行铺膜，以形成第一预成型膜；
将所述预成型膜在第一预定温度下烘烤，以形成第二预成型膜；
将所述第二预成型膜在第二预定温度下碳化处理，以形成第三预成型膜；
将所述第三预成型膜降温至第一预定温度并进行第一次辊压处理，以形成厚度小于所述第三预成型膜厚度的第四预成型膜；
将所述第四预成型膜在第三预定温度下加热，以形成第五预成型膜；
将所述第五预成型膜降温至第一预定温度并进行第二次辊压处理，以形成发热薄膜。
在本发明中，可穿戴设备发热薄膜制备方法，采用石墨烯、石墨蠕虫以及无机氧化物进行制备，能够得到合理的电阻，经实验测定，采用可穿戴设备石墨烯导电浆料制备的发热薄膜方阻为0.04欧姆，该电阻能产生另人舒适的热量，同时还能够促进使用者的毛孔打开，改善人体局部的微循环，改善人体的健康状态。并且，在上述的浆料及发热薄膜中加入无机氧化物，能够发热薄膜中发射特定波长的红外辐射，经实验测定，在发热薄膜发热的过程中，其92％波长为2.5-9微米波段，该波段是人体细胞的能够吸收的特殊波段的辐射，能够对人体具有一定的理疗作用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种可穿戴设备石墨烯导电浆料，包括：以质量分数计的石墨烯90-95份、石墨蠕虫3-8份以及无机氧化物0-2份，其余为溶剂。其中，作为一种优选的实施例，石墨烯是以Hummers方法，得到的纯净石墨烯氧化物；作为一种优选的实施例石墨蠕虫是将粒度为80目-150目的膨胀倍率为230倍-500倍的可膨胀石墨在真空或者微负压(例如10-1--10-2大气压)条件下以300-1050摄氏度温度反应，得到膨胀石墨蠕虫。作为一种优选的实施例，所述无机氧化物包括氧化铝或氧化硅中的一种或两种。进一步优选地，所述无机氧化物包括以质量分数计的氧化硅0-1.8份和氧化铝0.3-1份。在前述优选实施方式中，0-1.8份氧化硅和0.3-1份氧化铝是指氧化硅和氧化铝的比例，以无机氧化物为2份为例，将上述的2份无机氧化物平均分为2.8个小份，其中，氧化硅占其中的0-1.8小份，氧化铝占其中的0.3-1小份。在上述的实施例中，石墨烯为主要的发热材料，在制备成发热薄膜之后，通电时产生的热量主要由石墨烯产生；石墨蠕虫作为红外衰减材料，主要用于调整石墨烯发出热量时的红外波长。无机氧化物能够使红外光谱的吸收峰发生蓝移和宽化，发热薄膜发出的红外辐射的波长分布，从而，在发热时能够产生人体易于吸收的红外波长。另外，上述的实施例中，石墨蠕虫和无机氧化物的比例变动还会带来发热薄膜的电阻变化，能够调节发热薄膜产生的热量。作为一种优选的实施例，所述溶剂占所述导电浆料总重量的55％-60％。
在本实施例中，可穿戴设备石墨烯导电浆料，采用石墨烯、石墨蠕虫以及无机氧化物进行制备，能够得到合理的电阻，经实验测定，采用可穿戴设备石墨烯导电浆料制备的发热薄膜方阻为0.04欧姆，该电阻能产生另人舒适的热量，同时还能够促进使用者的毛孔打开，改善人体局部的微循环，改善人体的健康状态。并且，在上述的浆料及发热薄膜中加入无机氧化物，能够发热薄膜中发射特定波长的红外辐射，经实验测定，在发热薄膜发热的过程中，其92％波长为2.5-9微米波段，该波段是人体细胞的能够吸收的特殊波段的辐射，能够对人体具有一定的理疗作用。
本实施例提供一种可穿戴设备石墨烯导电浆料制备方法，包括：
S1、在溶剂中加入以质量分数计的90-95份石墨烯，以形成第一混合物；
在一些优选的实施例中，溶剂可以选用为水，上述的石墨烯是以Hummers方法得到的纯净石墨烯氧化物。
S2、向所述第一混合物种加入以质量分数计的3-8份石墨蠕虫和0-2份无机氧化物；以形成第二混合物；
在一些优选的实施例中，石墨蠕虫作为红外衰减材料，主要用于调整石墨烯发出热量时的红外波长。无机氧化物能够使红外光谱的吸收峰发生蓝移和宽化，发热薄膜发出的红外辐射的波长分布。另外，上述的实施例中，石墨蠕虫和无机氧化物的比例变动还会带来发热薄膜的电阻变化，能够调节发热薄膜产生的热量。
S3、将所述第二混合物在混浆机中以2000r/min-10000r/min搅拌30-60分钟，以形成第三混合物；
在一些实施例中，将第二混合物在混浆机中进行搅拌，能够使石墨烯、石墨蠕虫以及无机氧化物充分混合均匀。
S4、将所述第三混合物在均质机中在800-1500大气压下以30-50L/h的流量均质若干次，以形成第四混合物；
在一些实施例中，在均质机中进行均质，能够使石墨烯、石墨蠕虫以及无机氧化物与溶剂形成更加稳定的悬浊液，增加可穿戴设备石墨烯导电浆料的保存时间。
S5、将所述第四混合物在球磨机中以30-50L/h的流量砂磨1.5h-3h，以形成可穿戴设备石墨烯导电浆料。
在一些实施例中，采用球磨机进行砂磨，能够进一步使得石墨烯、石墨蠕虫以及无机氧化物的颗粒变小，并且，能够使其分布更加均匀。
作为一种可选的实施方式，所述石墨蠕虫的制备过程包括：
将加热仓加热至预定温度；在一些实施例中，可以采用高为3.8m的料仓，将料仓加热至800摄氏度，在料仓中，充入氮气使料仓中为还原性气氛。将膨胀石墨在加热仓中加热到所述石墨蠕虫。在一些实施例中，可以选用120目230倍膨胀系数的可膨胀石墨使用900度温度6秒钟反应得到石墨蠕虫。
作为一种可选的实施方式，所述无机氧化物的制备方法包括：
将氧化硅和氧化铝采用气流破碎的方法破碎至预定粒度，以得到氧化硅粉末和氧化铝粉末；
在一些实施例中，氧化硅和氧化铝分别采用自然氧化硅粉末和氧化铝粉末，破碎过程中，采用气流粉碎至粒度D90＝3.5微米。
将以质量分计的0-1.8份所述氧化硅粉末和0.3-1份所述氧化铝粉末进行混合，以得到所述无机氧化物。
在一些实施例中，由于无机氧化物能够使红外光谱的吸收峰发生蓝移和宽化，发热薄膜发出的红外辐射的波长分布，同时还能够调整浆料做成发热薄膜之后的电阻值，采用无机氧化物以1.8:1的比例进行混合能够得到更好的红外辐射波长和电阻的调整结果。
作为一种优选的实施方式，在形成所述第三混合物的过程中，采用水循环冷却的方式对混浆机进行冷却。
在一些实施例中，采用水循环冷却的方式对混浆机进行冷却，能够使得混合过程中始终保持在合理的温度，避免石墨烯、石墨蠕虫或者无机氧化物的晶格发生变化，也就能够避免其性质发生变化。
作为一种优选的实施方式，在将所述第四混合物在球磨机中以30-50L/h的流量砂磨1.5h-3h之后，还包括：
对所述完成砂磨的第四混合物进行除磁；
在一些实施例中，由于该浆料是应用于可穿戴设备的制备上的，为了避免材料携带的磁性对后续可穿戴设备的使用效果产生影响，对混合物进行除磁。
将所述完成除磁后的第四混合物进行超声波消除气泡处理。
在一些实施例中，为了使后续制备发热薄膜的过程中尽可能不产生缺陷，需要对第四混合物进行消除气泡处理。
在本实施例中提供的可穿戴设备石墨烯导电浆料制备方法，采用石墨烯、石墨蠕虫以及无机氧化物进行制备，能够得到合理的电阻，经实验测定，采用可穿戴设备石墨烯导电浆料制备的发热薄膜方阻为0.04欧姆，该电阻能产生另人舒适的热量，同时还能够促进使用者的毛孔打开，改善人体局部的微循环，改善人体的健康状态。并且，在上述的浆料及发热薄膜中加入无机氧化物，能够发热薄膜中发射特定波长的红外辐射，经实验测定，在发热薄膜发热的过程中，其92％波长为2.5-9微米波段，该波段是人体细胞的能够吸收的特殊波段的辐射，能够对人体具有一定的理疗作用。
本实施例提供一种可穿戴设备发热薄膜制备方法，包括：
S1、将上述任意一项所述的可穿戴设备石墨烯导电浆料进行铺膜，以形成第一预成型膜；
在一些实施例中，将40％固体含量的上述溶液进行铺膜处理，从而形成第一预成型膜。
S2、将所述预成型膜在第一预定温度下烘烤，以形成第二预成型膜；
在一些实施例中，可以采用1.2m/min速度通过80摄氏度的低温烘箱加热段，该加热段长度可以为15m。其中，80摄氏度即为第一预定温度。该步骤主要是对浆料中的溶剂进行去除，以使石墨烯、石墨蠕虫以及无机氧化物固化。
S3、将所述第二预成型膜在第二预定温度下碳化处理，以形成第三预成型膜；
在一些优选的实施例中，第二预定温度可以为1050摄氏度，碳化时间可以为30min，使石墨蠕虫以及无机氧化物能够均匀的分散在石墨烯层间结构中，从而，能够确保发热薄膜在发热过程中发出的热量均匀，且红外波段的分布也能够均匀分布，同时，还能够确保发热薄膜具有均匀的力学性能。
S4、将所述第三预成型膜降温至第一预定温度并进行第一次辊压处理，以形成厚度小于所述第三预成型膜厚度的第四预成型膜；
在一些实施例中，第一预定温度为80摄氏度，第一次辊压处理主要是将第三预成型膜进行延展以及减薄，从而形成第四预成型膜。
S5、将所述第四预成型膜在第三预定温度下加热，以形成第五预成型膜；
在一些实施例中，第三预定温度为2800摄氏度，该步骤可以在石墨化炉中加热，加热时间可以为60min。2800的高温处理过程，可以对石墨烯进行提纯纯化，另外2800摄氏度的高温，可以对石墨烯的结构进行共价键的重排，部分被氧化的SP3杂化共价键重排成sp2杂化键，从而影响其内部电子结构的规整化，导致石墨烯的电导率大幅度提高，利于发热时电阻降低，在固定电压情况下，提高发热功率，获得更好的客户体验。
S6、将所述第五预成型膜降温至第一预定温度并进行第二次辊压处理，以形成发热薄膜。
在一些实施例中，第一预定温度为80摄氏度，第二次辊压主要是为了使发热薄膜达到指定的厚度，从而获得符合要求的柔性。在一些实施例中，第二次辊压形成的发热薄膜厚度为40微米。
在本实施例中提供的可穿戴设备发热薄膜制备方法，采用石墨烯、石墨蠕虫以及无机氧化物进行制备，能够得到合理的电阻，经实验测定，采用可穿戴设备石墨烯导电浆料制备的发热薄膜方阻为0.04欧姆，该电阻能产生另人舒适的热量，同时还能够促进使用者的毛孔打开，改善人体局部的微循环，改善人体的健康状态。并且，在上述的浆料及发热薄膜中加入无机氧化物，能够发热薄膜中发射特定波长的红外辐射，经实验测定，在发热薄膜发热的过程中，其92％波长为2.5-9微米波段，该波段是人体细胞的能够吸收的特殊波段的辐射，能够对人体具有一定的理疗作用。
上述的可穿戴设备的石墨烯浆料、制备方法以及可穿戴设备发热薄膜的制备方法可以应用于发热面膜的制备，在将其应用于发热面膜时，其产生的热量能够促使面部的毛孔打开，从而能够促进精华液的吸收，同时，由于其红外线的波长适于人体吸收，还能够促进面部的血液微循环，提高面部的健康指数。
另外，上述的可穿戴设备的石墨烯浆料、制备方法以及可穿戴设备发热薄膜的制备方法可以应用于发热内衣的制备，在将其应用于发热面膜时，其产生的热量能够促进胸部的血液微循环，改善人体的健康状况，同时还能够预防部分疾病的发生。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种可穿戴设备石墨烯导电浆料，其特征在于，包括：以质量分数计的石墨烯90-95份、石墨蠕虫3-8份以及无机氧化物0-2份，其余为溶剂，其中，
所述石墨蠕虫作为红外衰减材料，用于调整石墨烯发出热量时的红外波长；
所述石墨蠕虫是将粒度为80目-150目的膨胀倍率为230倍-500倍的可膨胀石墨在真空或者10-1--10-2大气压条件下以300-1050摄氏度温度反应，得到的膨胀石墨蠕虫；
所述无机氧化物是能使红外光谱的吸收峰发生蓝移和宽化的材料；
所述无机氧化物包括以质量分数计的氧化硅0-1.8份和氧化铝0.3-1份。
2.根据权利要求1所述的可穿戴设备石墨烯导电浆料，其特征在于，所述溶剂占所述导电浆料总重量的55％-60％。
3.一种可穿戴设备石墨烯导电浆料制备方法，用于制备如权利要求1-2任意一项所述的可穿戴设备石墨烯导电浆料，其特征在于，包括：
在溶剂中加入以质量分数计的90-95份石墨烯，以形成第一混合物；
向所述第一混合物种加入以质量分数计的3-8份石墨蠕虫和0-2份无机氧化物；以形成第二混合物；
将所述第二混合物在混浆机中以2000r/min-10000r/min搅拌30-60分钟，以形成第三混合物；
将所述第三混合物在均质机中在800-1500大气压下以30-50L/h的流量均质若干次，以形成第四混合物；
将所述第四混合物在球磨机中以30-50L/h的流量砂磨1.5h-3h，以形成可穿戴设备石墨烯导电浆料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述石墨蠕虫的制备过程包括：
将加热仓加热至预定温度；
将膨胀石墨在加热仓中加热，以得到所述石墨蠕虫。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述无机氧化物的制备方法包括：
将氧化硅和氧化铝采用气流破碎的方法破碎至预定粒度，以得到氧化硅粉末和氧化铝粉末；
将以质量分计的0-1.8份所述氧化硅粉末和0.3-1份所述氧化铝粉末进行混合，以得到所述无机氧化物。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在形成所述第三混合物的过程中，采用水循环冷却的方式对混浆机进行冷却。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将所述第四混合物在球磨机中以30-50L/h的流量砂磨1.5h-3h之后，还包括：
对完成砂磨的第四混合物进行除磁；
将完成除磁后的第四混合物进行超声波消除气泡处理。
8.一种可穿戴设备发热薄膜制备方法，其特征在于，包括：
将权利要求1-2任意一项所述的可穿戴设备石墨烯导电浆料进行铺膜，以形成第一预成型膜；
将所述预成型膜在第一预定温度下烘烤，以形成第二预成型膜；
将所述第二预成型膜在第二预定温度下碳化处理，以形成第三预成型膜；
将所述第三预成型膜降温至第一预定温度并进行第一次辊压处理，以形成厚度小于所述第三预成型膜厚度的第四预成型膜；
将所述第四预成型膜在第三预定温度下加热，以形成第五预成型膜；
将所述第五预成型膜降温至第一预定温度并进行第二次辊压处理，以形成发热薄膜。
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