[发明专利]柔性热变色交互的可穿戴热疗垫及制备方法

说明书

本发明公开一种柔性热变色交互的可穿戴热疗垫，包括自下而上依次堆叠的导热层、发热层和热色交互显示热绝缘层，所述导热层包括柔性基底，所述柔性基底上设置有金属导热通道，所述发热层包括柔性基底、柔性发热电阻和电极层，所述柔性发热电阻和电极层设置在所述柔性基底上，所述电极层设置在柔性发热电阻两侧，所述热色交互显示热绝缘层包括热色显示层和热绝缘层，所述热色显示层设置在所述热绝缘层上。本发明会对温度有更好的调节作用，通过上下层导热和绝热层的结构优化，使得下层导热层到达人体皮肤的热量更高且温度分布更均匀，提高了器件的热转化效率，更节省能耗。

技术领域

本发明涉及热疗垫及制备，具体涉及一种柔性热变色交互的可穿戴热疗垫及制备方法。

背景技术

随着柔性电子和物联网技术的快速发展，可穿戴设备已经引起了人们极大的关注。其中，薄膜加热器作为可穿戴器件之一，其主要利用电阻焦耳热进行加热，可广泛的应用于热疗垫，热值不变色显示器，传感器和微通道芯片等应用中。而作为薄膜加热器之一的热疗垫作为物理疗法之一，是目前整形外科等最商业化的治疗工具之一，其广泛的用于风湿性关节炎的康复，较少慢性炎症，降低关节硬度，改善血液循环，缓解肥胖引起疼痛等。

目前采用的热疗垫基本采用纺织纤维和导电线或导电带，存在体积较大，加热面积较大，佩戴不方便的问题，同时存在热度不均匀的问题；另外一种尚处于研究阶段的热疗垫多采用纳米级导电预渗透网络结合柔性基地，虽然可以做到柔性化和小型化，但是一方面仍处于研究阶段，另一方面仍然存在热量分散不均匀的问题。

另一方面，目前热疗垫只能打开和关闭两种模式，并且存在缺少温度显示的问题，这使得用户对于热疗垫的温度缺少及时的估计。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种柔性热变色交互的可穿戴热疗垫及制备方法，解决热量分散不均，不便佩戴的问题。

技术方案：本发明所述的柔性热变色交互的可穿戴热疗垫，包括自下而上依次堆叠的导热层、发热层和热色交互显示热绝缘层，所述导热层包括柔性基底，所述柔性基底上设置有金属导热通道，所述发热层包括柔性基底、柔性发热电阻和电极层，所述柔性发热电阻和电极层设置在所述柔性基底上，所述电极层设置在柔性发热电阻两侧，所述热色交互显示热绝缘层包括热色显示层和热绝缘层，所述热色显示层设置在所述热绝缘层上。

所述柔性基底为PDMS材料。

所述金属导热通道包括斑点状圆形Cu箔和铜柱，所述铜柱与斑点状圆形Cu箔连接。

所述柔性发热电阻为液态金属GaIn/MXene柔性电阻。

所述电极层采用柔性导电铜箔制成。

所述热色显示层采用热致变色材料制成。

所述热绝缘层采用玻璃纤维/PDMS复合柔性热绝缘材料制成。

本发明所述的柔性热变色交互的可穿戴热疗垫的制备方法，包括以下步骤：

(a)利用具有梳齿结构的模具，通过浇筑制得具有穿孔结构的柔性弹性薄膜，之后，在孔中插入导热细铜柱，用于连接上下表面的斑点状圆形结构，然后将具有穿孔结构的柔性弹性薄膜一面转移到玻璃表面上，另一面利用掩模版和溅射制备斑点状圆形结构，然后在另一面利用相同的方式制备相同的斑点状圆形结构，最终形成哑铃状斑点通道结构导热层；

(b)利用模具制备具有凹陷结构柔性薄膜，在柔性薄膜凹陷处刷涂液态金属GaIn/MXene柔性电阻，在柔性薄膜两端利用掩模版溅射制备超高导电率的柔性薄铜层作为电极层，最终制备发热层；

(c)利用丝网印刷工艺电致变色油墨因印刷在电绝缘层，制备热色交互显示热绝缘层；