一種石墨烯智能服飾的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種人體體溫監(jiān)測與補(bǔ)償智能服飾，尤其涉及一種石墨稀智能服飾。
【背景技術(shù)】
[0002]智能服裝由來已久，最初主要應(yīng)用于航空和軍事等尖端領(lǐng)域。1989年，日本的高木俊宜教授將信息科學(xué)融于材料物性和功能，首先提出智能材料的概念。20世紀(jì)90年代MIT(Massachusetts Institute of Technology，麻省理工學(xué)院)媒體實(shí)驗(yàn)室的可穿戴多媒體計(jì)算機(jī)問世以來，國內(nèi)外學(xué)者開始逐漸關(guān)注可穿戴技術(shù)與智能服裝的研究。
[0003]隨著生活水平的提高，人們對于服裝的要求不再局限于舒適性和時尚性，而是希望能夠通過穿著服裝達(dá)到個人健康護(hù)理、娛樂或與他人交流的目的。同時現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感技術(shù)和材料科學(xué)等的發(fā)展也為智能服裝的進(jìn)步提供了多學(xué)科的技術(shù)支持。不同領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展為智能服裝的研究提供了多樣的方法，但針對智能服裝設(shè)計(jì)一般模式的研究尚不多見。智能服裝是電子和時尚產(chǎn)業(yè)的結(jié)合體，但二者又存在不平衡性，現(xiàn)有智能服裝的設(shè)計(jì)往往偏重于電子技術(shù)，而具備較差的美觀性和舒適性，這與智能服裝設(shè)計(jì)模式尚未成熟具有較大關(guān)系。
[0004]目前開發(fā)的智能服裝的智能化功能的實(shí)現(xiàn)主要通過3種途徑:(I)將某些智能纖維或改性纖維編入織物或織成織物使服裝具有智能化特性；(2)將某些智能物質(zhì)微膠囊化，用染整加工或涂層等方法加工到織物上；(3)通過織入或嵌入的方法使電子元件與織物相結(jié)合，制成智能服裝。
[0005]發(fā)明專利一種調(diào)溫服裝(申請?zhí)?201310358761.X)涉及一種基于可變熱阻的調(diào)溫服裝，包括服裝面料層、柔性半導(dǎo)體熱電陣列、服裝襯里層、轉(zhuǎn)換器、可調(diào)負(fù)載、控制器和外接電源連接件。柔性半導(dǎo)體熱電陣列置于服裝面料層和服裝襯里層間，柔性半導(dǎo)體熱電陣列通過轉(zhuǎn)換器連接可調(diào)負(fù)載或者依次連接控制器和外接電源連接件，轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)連接關(guān)系的切換。該發(fā)明溫度調(diào)節(jié)適應(yīng)性強(qiáng)，一定范圍內(nèi)的變溫基于服裝自身熱阻變化，無需能源耗費(fèi)，但是該發(fā)明的發(fā)熱元件柔性半導(dǎo)體熱點(diǎn)陣列是由半導(dǎo)體熱電材料組成。所述半導(dǎo)體熱電材料是基于電磁輻射方式發(fā)熱的，通過電磁輻射加熱，存在發(fā)熱速度慢、與身體接觸范圍小等缺點(diǎn)；并且電磁輻射會引起高強(qiáng)度微波連續(xù)照射可使人心律加快、血壓升高、呼吸加快、喘息、出汗等，長時間穿著反而會出現(xiàn)對人體有副作用的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供了一種石墨烯智能服飾，其特征在于，所述智能服飾包括溫度監(jiān)測部、以聚酯、聚丙烯或聚酰胺聚合物纖維織布為基底制備的石墨烯發(fā)熱片和數(shù)據(jù)收集處理部；
[0007]石墨烯發(fā)熱片包括柔性襯底上設(shè)置的在經(jīng)機(jī)械剝離的小片石墨烯薄膜的基礎(chǔ)上經(jīng)固體碳源濺射方式生成的石墨烯膜以及以石墨烯膜為基底經(jīng)濺射方式生成的納米級鍍層電路;所述智能服飾數(shù)據(jù)收集處理部基于處于所述襯底上的固定結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度探測器的監(jiān)測數(shù)據(jù)來控制所述智能服飾的石墨烯發(fā)熱片發(fā)熱，其中，用于定位所述溫度監(jiān)測部溫度探測器的固定結(jié)構(gòu)與所述襯底的用于改善導(dǎo)電及附著力的微觀結(jié)構(gòu)是在同一道工序中形成的。
[0008]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述經(jīng)固體碳源濺射方式生成的石墨烯膜為從預(yù)先經(jīng)機(jī)械剝離的生成的所述小片石墨稀薄膜中選取一小片石墨稀薄膜，將所述的小片石墨稀薄膜轉(zhuǎn)移到臨時柔性襯底上作為誘導(dǎo)石墨烯薄膜生長的起點(diǎn)，在所述的襯底上以小片石墨烯薄膜為起點(diǎn)采用固體碳源經(jīng)濺射方式生成石墨烯膜。
[0009]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，經(jīng)機(jī)械剝離生成的所述小片石墨烯薄膜的生產(chǎn)流程為:
[0010]高溫處理部與原位還原部相連，在處理溫度為200°C?1200°C條件下加入氮?dú)饣蚨栊詺怏w對石墨原料進(jìn)行高溫處理；
[0011]所述原位還原部通過第一進(jìn)料管道與機(jī)械剝離部相連，接收經(jīng)所述高溫處理部處理后的石墨原料，在200°C?1200°C溫度條件下，加入氮?dú)饣驓錃庵械闹辽僖环N作為還原介質(zhì)，對石墨烯原料進(jìn)行還原處理，并將處理后的原料送入機(jī)械剝離部；
[0012]所述加藥部通過第二進(jìn)料管道與所述機(jī)械剝離部相連，所述加藥部用于存放表面活性添加劑，并在所述機(jī)械剝離部對石墨原料進(jìn)行剝離過程中，持續(xù)向機(jī)械剝離部的圓柱形腔室加藥；
[0013]所述機(jī)械剝離部的圓柱形腔室通過第一進(jìn)料通道與原位還原部相連，所述機(jī)械剝離部的圓柱形腔室通過第二進(jìn)料通道與加藥部相連，轉(zhuǎn)動軸在圓柱形腔室內(nèi)與轉(zhuǎn)動橫桿垂直連接，磨球置于所述圓柱形腔室內(nèi)，所述磨球?yàn)橹睆?0μηι?ΙΟΟμπι且硬度大于石墨的珠子;所述機(jī)械剝離部的圓柱形腔室通過排料通道與離心分離部相連；
[0014]在所述原位還原部向所述圓柱形腔室加入石墨原料和所述加藥部(304)向所述圓柱形腔室加入表面活性添加劑后，所述轉(zhuǎn)動軸帶動與軸垂直相連的轉(zhuǎn)動橫桿在固定的圓柱形腔室內(nèi)攪動，轉(zhuǎn)動橫桿在攪動中帶動腔體內(nèi)的磨球和石墨原料相互碰撞和摩擦，石墨原料在所述磨球摩擦力的剪切作用下，石墨中各石墨層間的范德華力瓦解，獲得石墨烯和石墨的懸池液；
[0015]所述機(jī)械剝離部的圓柱形腔室通過排料通道將石墨烯和石墨的懸濁液送入離心分離部，經(jīng)所述離心分離部離心處理，得到石墨烯懸濁液，并送入干燥部進(jìn)行干燥處理，得到小片石墨稀薄膜。
[0016]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述納米級鍍層電路為將附有電路模具的粘接于柔性襯底上的石墨烯膜作為基材放入磁控濺射設(shè)備進(jìn)行納米級鍍層濺射。
[0017]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述納米級鍍層電路為:在粘接于柔性襯底上的石墨烯膜上濺射生成銅膜，再通過壓印方式，生成納米級鍍層電路。
[0018]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述鍍層濺射過程磁控濺射儀濺射工作壓力控制在
0.13Pa?0.20Pa，基材溫度小于50°C，靶與基材距離5cm?10cm，濺射角5°?8°，濺射功率100W?200W，濺射鍍層厚度控制為50nm?300nm，采用基材在上濺射靶材在的結(jié)構(gòu)。
[0019]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，對所述粘接于柔性襯底的石墨烯膜放入等離子處理器，采用氧氣，在功率50瓦的條件下進(jìn)行60秒預(yù)處理后進(jìn)行濺射處理，濺射靶材包括金屬鋁、銅或銀。
[0020]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，采用包芯及包纏的方法將導(dǎo)電纖維制成紗線，將其織入聚酯、聚丙烯或聚酰胺聚合物纖維織布面料中。
[0021]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述溫度監(jiān)測部包括溫度探測器和分布式A/D采集模塊，所述溫度監(jiān)測部通過所述光纖導(dǎo)電纖維與數(shù)據(jù)收集處理部相連;數(shù)據(jù)處理部包括單片機(jī)、無線數(shù)據(jù)傳輸器、移動終端、分布式數(shù)字輸入輸出模塊和功率調(diào)節(jié)模塊，所述數(shù)據(jù)處理部通過所述光纖導(dǎo)線與石墨烯發(fā)熱片相連。
[0022]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，對石墨烯發(fā)熱片、溫度檢測部、數(shù)據(jù)收集處理部采用環(huán)氧樹脂封裝，導(dǎo)電纖維與溫度監(jiān)測部、數(shù)據(jù)收集處理部和石墨烯發(fā)熱片連接部分用橡膠或塑料加固防水。
[0023]本發(fā)明的石墨烯智能服飾至少具有如下優(yōu)勢:
[0024](I)由于石墨烯發(fā)熱片擁有超薄、輕便的特性，因此其對基于石墨烯加熱的智能服飾的外觀不會產(chǎn)生影響。
[0025](2)石墨烯發(fā)熱片產(chǎn)生的紅外輻射，具有良好的醫(yī)療及理療作用。石墨烯材料能發(fā)射遠(yuǎn)紅外生命光波，與人體有著幾乎相同的頻譜，可以有效激活身體細(xì)胞核酸、蛋白質(zhì)等生物分子，達(dá)到改善血液循環(huán)、消炎、鎮(zhèn)痛作用。
[0026](3)石墨烯發(fā)熱片升溫速度快。石墨烯的碳原子相互摩擦碰撞所產(chǎn)生的熱能可使石墨烯發(fā)熱片在3秒內(nèi)迅速升溫，只需10秒即可升溫至35°C，因此在穿上它的同時就能感受到溫暖。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明智能服飾功能模塊示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明石墨烯發(fā)熱片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明機(jī)械剝離法制小片石墨烯薄膜流程示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明機(jī)械剝離法制小片石墨烯薄膜的機(jī)械剝離部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5示出了放入壓力機(jī)中的覆蓋了銅膜的粘接于柔性襯底上的石墨烯膜；
[0032]圖6示出了由圖5的壓印過程而產(chǎn)生的、設(shè)置有三維成型的印制導(dǎo)線的石墨烯膜。
[0033]附圖標(biāo)記列表
[0034]101:溫度探測器 102:分布式A/D采集模塊103:單片機(jī)
[0035]104:無線數(shù)據(jù)傳輸器105:移動終端106:分布式數(shù)字輸入輸出模塊
[0036]107:功率調(diào)節(jié)模塊 108:石墨烯發(fā)熱片 201:防護(hù)層
[0037]202:納米級鍍層電路203:石墨烯膜204:粘結(jié)劑膜
[0038]205:柔性襯底301:石墨原料302:高溫處理部
[0039]303:原位還原部 304:加藥部305:離心分離部
[0040]306:干燥部307:石墨烯薄膜400:機(jī)械剝離部[0041 ]401:圓柱形腔室 402:第一進(jìn)料通道 403:第二進(jìn)料通道
[0042]404:轉(zhuǎn)動軸405:轉(zhuǎn)動橫桿406:磨球
[0043]407:排料通道501:襯底502:微結(jié)構(gòu)
[0044]503:銅膜504: