[实用新型]一种新型保暖内衣

说明书

技术领域

本实用新型涉及保暖内衣领域，具体涉及用纳米发电机、碳纤维来发热、抵御冬季严寒的一种新型保暖内衣。

背景技术

地球现在正在面临全球变暖的趋势，全球变暖导致夏天更热、冬天更冷，尤其是今年，冬天的寒冷程度已创下历史新低，更有新闻报道，外国已有30余人被冻死。我们走在街上，也已感到过渡的寒冷也已穿透我们厚厚的衣服，一步步侵袭我们的身体，因此，发明一种能够自行发热的保暖内衣是十分必要的。

2011年春天，作为美国佐治亚理工学院“纳米发电机”项目的华裔首席研究员，王中林成功发明了一种“纳米发电机”，此种发电机植入人体后，可把人体运动产生的能量转化为电能，这一发明被视为一个革命性突破而登上历史舞台。此项目的研发科学家们使用数百万条的纳米金属丝制成一个“纳米发电机”，由5个纳米发电机组成的微型晶片就能产生3伏特电量，这相当于两颗AA电池的能量。“纳米发电机”比一根人类的头发还纤细500倍，由于这个微型轻便的特点，理论上它可以植入几乎任何载体，比如衣服、鞋子，甚至人类的心脏。将纳米发电机装在衣服里，可随人体运动弯曲或拉伸，从而将机械能转化为电能，自行发电。王中林等人的这项成果其最大吸引力在于，只要衣服穿上无需做任何特别的动作，织物就可自行发电。王中林根据目前的原型估算，将采用这样的纤维制成的织物，每平方米的输出功率可达80毫瓦。将这种纳米发电机与一众可以导热的、将电能转化为热能的碳纤维结合起来，足以产生很大的热能。关于纳米发电机：首先用高温热蒸发气相沉积的方法在氧化铝衬底上合成非常均匀规则的单晶纳米线，由于晶格匹配，这些纳米线都是垂直生长，具有规则的形貌。而且和衬底结合的十分紧密。然后他们用金属银连通衬底的底部导电部分。同时，运用导电的原子力显微镜作为机械能输入和电能的收集部分。弯曲并测量氧化锌纳米线的原子力显微镜探针针尖是镀了白金的硅材料制成，既保证了弯曲纳米线所需的钢度同时也具备了良好的导电性。更重要的是这一设置使得纳米线底部是金属银和半导体氧化锌的连接，形成了欧姆接触，而针尖上白金和半导体氧化锌的接触形成了肖特基势垒，正是由于这一巧妙的设置加上单晶氧化锌纳米线独特的电压性能，使得被弯曲拉长的氧化锌纳米线一面所产生的正偏压电能不能释放，实现了电荷的分离和电荷积累，当原子力显微镜的探针继续扫过纳米线顶部到纳米线被压缩部分时，由于压缩部分的氧化锌纳米线一面是负电压，积累的压电电荷得到释放，为外电路输出电流，从而在世界上首次实现了纳米尺度机械能转化为电能的装置——纳米发电机。

纳米发电机的原理是纤锌矿结构氧化锌纳米线具有半导体性能和压电效应。所谓压电效应，是指某些电介质在受到机械压力时，哪怕这种压力微小得像声波震动那样小，都会产生压缩或身长等形状变化，从而引起电介质表面带电的物理现象。用导电的原子力显微镜探针针尖去弯曲竖直生长的氧化锌纳米线。在纳米线的内部和外部分别造成压缩和拉伸，这种独特结构导致了弯曲纳米线的内外表面产生了反极性的极化电荷。借助半导体性质的氧化锌纳米线和其金属尖部的肖特基势垒将电能暂时储存在氧化锌纳米线内，并可用导电的原子力显微镜探针接通这一电源，向外界输电，从而完美的实现了在纳米尺度上把机械能转化为电能。

现有的保暖内衣无法自行发热，遇到极度寒冷的情况将无法抵御。

本实用新型采用碳纤维材料（复合材料）。碳纤维材料是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小，比不透刚还耐腐蚀，比耐热钢还耐高温，又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。碳纤维相互搭接成微观网络式导电通道，利用布朗运动的基本原理，该网络通电后，碳纤维将电能迅速转化为热能，以辐射的方式将远红外线传递出去。碳纤维是一种导电的导体，电阻较大，当电流通过时，就会导致分子之间产生强烈的摩擦运动而发热。因此，可以用碳纤维作为材料来讲纳米发电机发的电能转化为热能，用纳米发电机和碳纤维联合制造的保暖内衣可实现利用人体运动自行发热的功能，可极好的抵御寒冬严寒的侵袭，解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型保暖内衣，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种新型保暖内衣，包括设置在保暖内衣内的纳米发电机，所述纳米发电机包括氧化锌纳米线和原子力显微镜探针针尖，且所述氧化锌纳米线在原子力显微镜探针针尖的作用下变弯而产生电流；所述氧化锌纳米线与设置在保暖内衣内的碳纤维发热元件交错连接，并且氧化锌纳米线和碳纤维发热元件分别由管道包裹，但二者交叉处管道相通；所述管道外依次设有远红外陶瓷薄膜和树脂层。