CN208783122U

CN208783122U - 一种远红外柔性可穿戴加热片及智能加热服装

Info

Publication number: CN208783122U
Application number: CN201821221535.1U
Authority: CN
Inventors: 陈新江; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Hanano Material Science And Technology Co Ltdsuzhou
Current assignee: Hanano Material Science And Technology Co Ltdsuzhou
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2019-04-23
Anticipated expiration: 2028-07-31

Abstract

本实用新型公开了一种远红外柔性可穿戴加热片及智能加热服装。所述远红外柔性可穿戴加热片包括：柔性发热体以及密封包覆于所述柔性发热体相背对的两侧的柔性绝缘材料层；以及，与所述柔性发热体电性连接的电极；其中，至少一个所述柔性发热体均匀排布于所述柔性绝缘材料层之间，且至少两个所述柔性发热体并联连接；所述柔性发热体包括碳材料加热膜，其包括碳材料层、设于碳材料层两端和/或两侧的平行电极或叉指电极以及覆设于碳材料层两侧的耐高温绝缘层。本实用新型的远红外柔性可穿戴加热片加热效率高，柔性好；通过电极设计，实现了碳材料加热膜可通过低电压进行驱动从而发热，最终实现在柔性可穿戴加热领域的应用。

Description

一种远红外柔性可穿戴加热片及智能加热服装

技术领域

本实用新型涉及一种可穿戴加热片，特别涉及一种远红外柔性可穿戴加热片及其在加热领域的应用，属于远红外加热技术领域。

背景技术

可穿戴加热产品，如加热服装、加热护膝、加热鞋垫以及各种可穿戴柔性加热理疗器械和设备等越来越引起消费者的青睐，消费者在寒冷的冬天，仍可感受轻薄服装带来的温暖体验，可自由感受远红外加热所带来的理疗效果。可穿戴加热产品一般是在可穿戴产品中加入加热单元来实现加热功能。

目前市场现有的加热单元主要有以下几种类型：电阻丝加热片、丝网印刷的导电浆料、纳米碳材料如石墨烯的加热体。电阻丝加热片是以传统的电阻丝或蚀刻的金属丝为核心加热体，其加热体性质决定了其质地较硬、柔韧性差，且存在电磁辐射，不利于人类的身体健康。丝网印刷的导电浆料加热片，是通过丝印方式将导电材料如银浆、碳粉等印刷在衬底上的加热片，其柔性差，不耐水洗，存在严重的安全使用问题。石墨烯类加热片因石墨烯薄膜的高阻抗，需印制紧密的梳状电极，导致材料缺乏柔韧性。以上方案，均需要使用柔性差的衬底，造成产品的柔韧性差，无法实现真正柔性可穿戴应用。

最近，一种新型的服装加热片——碳纳米管加热片的出现解决了上述问题。该加热片是通过将干法合成的碳纳米管薄膜复合绝缘材料形成的加热片，其加热效果好，有非常好的柔性，从根本上解决了加热片的柔性问题，是一款真正能实现柔性可穿戴应用的新技术。其制造方法是采用浮动催化技术合成超长碳纳米管，直接沉积至衬底上形成碳纳米管连续薄膜，经剥离、图案化、封装而成。该技术最大的问题是碳纳米管薄膜阻值的一致性及量产化问题。沉积的薄膜阻值不均一，产品良率不高，同时单位时间内产量极其低下，很难保证工业的批量生产性。

因此，亟待提出一种具柔性、健康、舒适、成本低廉且容易实现产业化的可穿戴加热片。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种远红外柔性可穿戴加热片及智能加热服装，以克服现有技术中的不足。

为实现前述目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种远红外柔性可穿戴加热片，其包括柔性发热体以及密封包覆于所述柔性发热体相背对的两侧的柔性绝缘材料层；以及，与所述柔性发热体电性连接的电极；

其中，至少一个所述柔性发热体均匀排布于所述柔性绝缘材料层之间，且至少两个所述柔性发热体并联连接；所述柔性发热体包括碳材料加热膜，所述碳材料加热膜包括碳材料层、设于碳材料层两端和/或两侧的平行电极或叉指电极以及覆设于碳材料层两侧的耐高温绝缘层。

在一些实施方案中，所述碳材料层的厚度为0.1μm～100um。

优选的，所述碳材料层包括基于sp²杂化结构碳材料的膜状导电材料层，所述膜状导电材料层的表面电阻为0.01Ω/sq～10Ω/sq，驱动电压≤12V，功率为5～10W。

优选的，所述碳材料层包括碳纳米管、石墨烯、石墨中的任意一种或两种以上的组合。

在一些实施方案中，所述碳材料层通过湿法涂布制备而成。

在一些实施方案中，所述柔性绝缘材料层采用柔性织物、涤纶、PU和硅胶中的任意一种或两种以上的组合。

进一步的，所述电极包括金属箔或导电浆料经印刷形成的导电线路。

优选的，所述柔性绝缘材料层与所述柔性发热体相互压合并固化，从而实现所述柔性发热体和电极的密封与绝缘。

在一些实施方案中，所述远红外柔性可穿戴加热片还包括智能温控器、温度传感器及调温的USB系统，所述温度传感器设置于柔性绝缘材料层表面，且与所述智能温控器电性连接，所述远红外柔性可穿戴加热片还与移动电源连接。

本实用新型实施例还提供了前述的远红外柔性可穿戴加热片于制备智能加热服装、理疗护膝、加热腰带、加热鞋垫、加热手套、加热帽、汽车加热座椅或加热方向盘中的用途。

本实用新型实施例还提供了一种智能加热服装，包括服装本体，其还包括设置于所述服装本体任意位置的、前述的远红外柔性可穿戴加热片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：

1)本实用新型提供的远红外柔性可穿戴加热片采用碳材料加热膜作为加热核心，远红外加热，加热效率高，柔性好，且所述远红外柔性可穿戴加热片能够发出8～14μm的远红外线，对人体有益，不仅可以使人体均匀舒适的温暖起来，而且可以使得微血管扩张、血流加速并开通侧枝循环，进而改善人体血液微循环，起到一定程度的保健作用。

2)本实用新型提供的远红外柔性可穿戴加热片超级柔软，揉搓100次电阻变化＜10％，作为可穿戴加热产品，无负重感；

3)本实用新型提供的远红外柔性可穿戴加热片加热速度非常快，3秒即热，可达到所设温度的90％，体验好；

4)本实用新型提供的远红外柔性可穿戴加热片采用布料/硅胶作为绝缘层，具有一定的强度和形状，又不失其柔性，可耐水洗，水洗100次电阻变化＜10％，耐弯折；

5)本实用新型提供的远红外柔性可穿戴加热片寿命长达30000h，且超级省电，节能性好，10000mAh充电宝可续航6～8h。

6)本实用新型通过湿法涂布技术生产碳材料加热膜，其电阻分布均匀，可控性高，可批量生产。

附图说明

图1是本实用新型一典型实施方案之中一种远红外柔性可穿戴加热片的结构示意图。

图2是本实用新型一典型实施方案之中一种远红外柔性可穿戴加热片的远红外波长谱图。

附图标记说明：1-热熔胶布，2-碳材料加热膜，3-热熔胶布，4-电极，5-耐热导线。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案，如下将予以详细解释说明。

本实用新型实施例的一个方面提供的一种远红外柔性可穿戴加热片，其包括柔性发热体以及密封包覆于所述柔性发热体相背对的两侧的柔性绝缘材料层；以及，与所述柔性发热体电性连接的电极；

在一些实施方案中，所述碳材料层的厚度为0.1μm～100um。

优选的，所述碳材料层包括基于sp²杂化结构碳材料的膜状导电材料层，所述膜状导电材料层的表面电阻为0.01Ω/sq～10Ω/sq，驱动电压≤12V，优选为5V，功率为5～10W。

优选的，所述碳材料层包括碳纳米管、石墨烯、石墨中的任意一种或两种以上的组合，优选为碳纳米管，但不限于此。

在一些实施方案中，所述碳材料层通过湿法涂布制备而成。本实用新型通过湿法涂布技术来制备碳材料加热膜并从基底上剥离，实现了真正柔性的导电膜的可批量量产的一致性制备，生产的碳材料加热膜电阻分布均匀，可控性高，可批量生产、性能均一，主要解决了碳材料加热膜的真正柔性、可批量一致量产性问题。

优选的，所述碳材料加热膜是由碳材料层材料分散于水性或油性高分子溶液中，通过精密涂布的方式经烘干后形成的可自支持的柔性导电薄膜。

进一步的，所述精密涂布包括以逗号刮刀、狭缝挤出、微凹涂布和网纹涂布等中的任一种技术将碳材料层材料涂布于可剥离的衬底表面。

进一步优选的，所述可剥离的衬底包括离型膜、PP膜、PE膜、PET膜和PI膜等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步的，所述电极采用多点电极串联和/或并联设置，并且所述电极以双股线的形式引出，形成双股线电极。

本实用新型通过电极设计，实现了这种湿法涂布柔性碳材料加热膜可通过3-12v的低电压进行驱动从而发热，最终实现在柔性可穿戴加热领域中的应用。

优选的，所述电极与耐热导线电性连接。

在一些实施方案中，所述柔性绝缘材料层采用柔性织物、涤纶、PU和硅胶中的任意一种或两种以上的组合，优选为柔性织物、硅胶等，尤其优选为热熔胶布，但不限于此。使用密封性好、揉搓性能优异的胶层密封发热体，制备的加热片柔性好、电阻稳定、耐水洗，耐搓揉、寿命长且安全性能高。

在一些实施例中，所述远红外柔性可穿戴加热片包括布类加热片及硅胶加热片，其结构为湿法涂布碳材料加热膜加电极，以附有热熔胶的布料/硅胶为封装材料在外层压合，一根/数根发热体均匀排布在加热片的夹层之间，各发热体依次并联连接。

优选的，所述柔性绝缘材料层与所述柔性发热体相互压合并固化，从而实现所述柔性发热体和电极的密封与绝缘，所采用的绝缘密封工艺采用FPC领域的快压或传压设备进行压合并固化，确保导电层的密封与绝缘。

进一步的，所述柔性发热体的上下表面分别设置有第一绝缘材料膜层和第二绝缘材料膜层，且所述第一绝缘材料膜层和第二绝缘材料膜层的边缘密封连接。

优选的，所述双股线电极和耐热导线与第一绝缘材料膜层、第二绝缘材料膜层的连接处设置有密封胶。

在一些实施方案中，所述远红外柔性可穿戴加热片还包括智能温控器、温度传感器及调温的USB系统，所述温度传感器设置于柔性绝缘材料层表面，可调节加热片的温度，且与所述智能温控器电性连接，所述远红外柔性可穿戴加热片还与移动电源连接。

所述的智能温控器、温度传感器都可以采用业界已知的元件，并可以通过商购等途径获取。

优选的，所述智能温控器还与智能终端无线连接。

进一步的，所述远红外柔性可穿戴加热片连接3V～12V移动电源，通过智能温控器/ 手机智能APP控制加热温度与时间，达到舒适制热的目的。

进一步的，所述远红外柔性可穿戴加热片能够发出8～14μm的远红外线，对人体有益，不仅可以使人体均匀舒适的温暖起来，而且可以使得微血管扩张、血流加速并开通侧枝循环，进而改善人体微循环，起到一定程度的保健作用。

进一步的，所述远红外柔性可穿戴加热膜柔性好，揉搓100次电阻变化＜10％。

进一步的，所述远红外柔性可穿戴加热膜可耐水洗，水洗100次电阻变化＜10％。

进一步的，所述远红外柔性可穿戴加热膜加热速度快，3秒达到所设温度的90％。

进一步的，所述远红外柔性可穿戴加热膜节能性好，10000mAh充电宝可续航6～8h。

进一步的，所述远红外柔性可穿戴加热膜寿命长，可连续工作30000h。

本实用新型实施例的一个方面提供的一种远红外柔性可穿戴加热片的制备方法，其包括：

提供柔性发热体和柔性绝缘材料层，所述柔性发热体电性连接有电极，所述柔性发热体包括碳材料加热膜，所述碳材料加热膜包括碳材料层、设于碳材料层两端和/或两侧的平行电极或叉指电极以及覆设于碳材料层两侧的耐高温绝缘层；

将所述柔性绝缘材料层设于所述柔性发热体相背对的两侧，采用快压或传压设备进行压合并固化，从而实现所述发热体和电极的密封与绝缘；

其中，所述碳材料加热膜由湿法涂布制备而成。

在一些实施方案中，所述碳材料加热膜的制备方法包括：将碳材料层材料分散于水性或油性高分子溶液中，通过精密涂布的方式经烘干后形成所述碳材料加热膜。

优选的，所述精密涂布包括以逗号刮刀、狭缝挤出、微凹涂布和网纹涂布等中的任一种技术将碳材料层材料涂布于可剥离的衬底表面。

本实用新型通过湿法涂布技术来制备碳材料加热膜并从基底上剥离，实现了真正柔性的导电膜的可批量量产的一致性制备，生产的碳材料加热膜电阻分布均匀，可控性高，可批量生产、性能均一，主要解决了碳材料加热膜的真正柔性、可批量一致量产性问题。

本实用新型实施例的另一个方面提供了前述的远红外柔性可穿戴加热片于制备智能加热服装、理疗护膝、加热腰带、加热鞋垫、加热手套、加热帽、汽车加热座椅或加热方向盘等中的用途。

例如，本实用新型实施例还提供了一种智能加热服装，包括服装本体，其还包括设置于所述服装本体任意位置的、前述的远红外柔性可穿戴加热片。

优选的，所述远红外柔性可穿戴加热片贴合于所述服装本体的后背处。

以下结合若干实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步的解释说明。

如图1所示，本实用新型采用碳纳米管、石墨烯等柔性发热体(即碳材料加热膜2)，经裁切和打孔后，与上下两片绝缘布/硅胶(优选为热熔胶布3)进行贴合以实现绝缘密封，采用FPC领域的快压或传压设备进行压合并固化，确保电极4的密封与绝缘。USB 耐热导线5与上下热熔胶布的压合处辅以密封胶密封，确保整体密封效果。

本实用新型采用黑色无纺布为柔性绝缘材料层，并连接智能温控器的智能控制开关，可调节加热片的温度。

本实用新型的远红外柔性可穿戴加热片接入5V电压后红外热成像图显示表面温度为 52.7℃，发热均匀。

如图2所示为本实用新型的远红外柔性可穿戴加热片接入5V电压后远红外波长谱图，由图2可以看出主要发射8～14μm波长范围内远红外线。

由本实用新型的远红外柔性可穿戴加热片做成的智能加热服装，加热片放于后背处。

所述智能加热服装接入5V电压后红外热成像图显示表面温度为35.4℃，发热均匀。

实施例1

本实施例提供的一种碳纳米管可穿戴加热片，该加热片以碳纳米管为发热体。发热体的制造方法通过湿法涂布在基材上制备一层厚度为50μm的碳纳米管柔性发热层。碳纳米管粉体分散于水性或油性高分子溶液中，通过涂布的方式经烘干后形成可自支持的柔性导电薄膜；导电膜上的电极根据所需的功率进行设计配置，一般来说需要通过多点电极的设计方式，通过热分析软件进行模拟和实际加热测试，可实现均匀加热的效果。多点电极经串并联后，以USB双股线的形式引出。发热体的内阻为5Ω；发热体经裁切/打孔后，与上下两片无纺布进行贴合以实现绝缘密封。采用FPC领域的快压或传压设备进行压合并固化，确保导电层的密封与绝缘。USB双股线电极与上下膜的压合处辅以密封胶密封，确保整体密封效果。

该碳纳米管可穿戴加热片设置温度传感器及温控器，连接5V/1A移动电源后，功率为5W，表面温度42℃，非常舒适。

实施例2

本实施例的一种石墨烯可穿戴加热片，该加热片以石墨烯为发热体。发热体的制造方法通过湿法涂布在基材上制备一层厚度为45μm的石墨烯柔性发热层。石墨烯粉体分散于水性或油性高分子溶液中，通过涂布的方式经烘干后形成可自支持的柔性导电薄膜；导电膜上的电极根据所需的功率进行设计配置，一般来说需要通过多点电极的设计方式，通过热分析软件进行模拟和实际加热测试，可实现均匀加热的效果。多点电极经串并联后，以USB双股线的形式引出。发热体的内阻为5Ω；发热体经裁切/打孔后，与上下两片膜进行贴合以实现绝缘密封。采用FPC领域的快压或传压设备进行压合并固化，确保导电层的密封与绝缘。

该石墨烯可穿戴加热片设置温度传感器及温控器，连接5V/1A移动电源后，功率为5W，表面温度43℃，非常舒适。

藉由上述技术方案，本实用新型的远红外柔性可穿戴加热片采用碳材料加热膜作为加热核心，远红外加热，加热效率高，柔性好，且加热速度快，可耐水洗，寿命长，节能性好。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

应理解的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种远红外柔性可穿戴加热片，其特征在于包括柔性发热体以及密封包覆于所述柔性发热体相背对的两侧的柔性绝缘材料层；以及，与所述柔性发热体电性连接的电极；

2.根据权利要求1所述的远红外柔性可穿戴加热片，其特征在于：所述碳材料层的厚度为0.1μm～100μm；和/或，所述碳材料层包括基于sp²杂化结构碳材料的膜状导电材料层，所述膜状导电材料层的表面电阻为0.01Ω/sq～10Ω/sq，驱动电压≤12V，功率为5～10W；和/或，所述碳材料层包括碳纳米管、石墨烯、石墨中的任意一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的远红外柔性可穿戴加热片，其特征在于：所述碳材料加热膜由湿法涂布制备而成；和/或，所述碳材料加热膜由碳材料层材料分散于水性或油性高分子溶液中，通过精密涂布的方式经烘干后形成。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的远红外柔性可穿戴加热片，其特征在于：所述电极采用多点电极串联和/或并联设置，并且所述电极以双股线的形式引出，形成双股线电极；和/或，所述电极包括金属箔或导电浆料经印刷形成的导电线路；和/或，所述电极与耐热导线电性连接。

5.根据权利要求4所述的远红外柔性可穿戴加热片，其特征在于：所述柔性绝缘材料层与所述柔性发热体相互压合并固化，从而实现所述发热体和电极的密封与绝缘。

6.根据权利要求5所述的远红外柔性可穿戴加热片，其特征在于：所述柔性发热体的上下表面分别设置有第一绝缘材料膜层和第二绝缘材料膜层，且所述第一绝缘材料膜层和第二绝缘材料膜层的边缘密封连接，所述双股线电极和耐热导线与第一绝缘材料膜层、第二绝缘材料膜层的连接处设置有密封胶。

7.根据权利要求1-3、5、6中任一项所述的远红外柔性可穿戴加热片，其特征在于还包括智能温控器、温度传感器及调温的USB系统，所述温度传感器设置于柔性绝缘材料层表面，且与所述智能温控器电性连接，所述远红外柔性可穿戴加热片还与移动电源连接，所述智能温控器还与智能终端无线连接。

8.根据权利要求1-3、5、6中任一项所述的远红外柔性可穿戴加热片，其特征在于：所述远红外柔性可穿戴加热片能够发出8～14μm的远红外线，揉搓100次电阻变化小于10％，水洗100次电阻变化小于10％，3秒能够达到所设温度的90％，10000mAh充电能够续航6～8h，工作寿命长达30000h。

9.一种智能加热服装，包括服装本体，其特征在于还包括设置于所述服装本体任意位置的、权利要求1-8中任一项所述的远红外柔性可穿戴加热片。

10.根据权利要求9所述的智能加热服装，其特征在于：所述远红外柔性可穿戴加热片贴合于所述服装本体的后背处。