研究人员开发可穿戴式电加热器

科学家发明了一种基于高耐用导电纱线的纺织可穿戴加热器。

一种导电且经久耐用的纱线被缝在织物上,当施加安全电压时,它就成为一种可穿戴的加热器(高温由黄色和红色表示)。图片来源:Pattanarat等人,doi:10.1021/acsami.1c13329。

一种导电耐用的纱线被缝在织物上,当施加安全电压时,它就变成了一个可穿戴的加热器(用黄色和红色表示的高温)。图片来源:Pattanarat,内政部:10.1021/acsami.1c13329。

在织物中嵌入加热元件的轻型可穿戴加热器可以帮助人们保暖,但之前的尝试导致热僵硬的电线或线无法安全清洗。

最近,研究人员用聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)和聚(4-苯乙烯磺酸盐)处理织物和纱线。这种柔性涂层使材料升温,并在清洗后保持原位。

然而,这些聚合物的导电性还不足以让个人取暖,而且为了提高导电性而添加的一些化合物可能会刺激皮肤。

Thammasat大学物理系的Rawat Jaisutti博士和来自泰国和韩国的同事希望改进应用于纱线的两种聚合物涂层,使其在缝合到织物时能够在安全工作电压下散发热量。

作为第一步,他们将聚合物涂层棉纱浸入乙二醇中,乙二醇对人体皮肤无刺激性。

当他们给这种材料施加电压时,它就会升温,与之前报道的一些柔性加热器相比,需要更低的电压才能达到更高的温度。

然后,研究人员用水或洗涤剂反复清洗处理过的纱线。

他们发现,尽管在这两种情况下都有轻微的电导率损失,但这种损失明显小于没有乙二醇的版本。

最后,他们将多条纱线缝制成一个TU图案,在一块带有额外织物衬垫的织物上。

当加热器连接到一个三伏的电源并连接到一个人的手腕上时,热腕带在前后弯曲时热量分布是稳定的。

作者解释说:“由导电纱线制成的加热元件显示出良好的温度分布,可以在5 V的足够低的驱动电压下加热到150摄氏度(302华氏度)。”

此外,加热元件在反复弯曲应力和2000次拉伸和释放循环下表现出稳定的焦耳加热性能。”

他们说:“为了证明它在人体加热系统中的实际用途,通过将导电纱缝在具有简单电路结构的织物上,演示了一种轻便、透气的热腕带。”

“从这些结果中,我们相信我们获得高导电性和耐用纱线的策略可以用于各种应用,包括医疗热疗和个人加热管理系统。”

球队的工作这篇文章发表在《华尔街日报》上ACS应用材料与接口

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昆蒂玛·帕塔纳拉特.2021.耐洗导电纱与乙二醇处理PEDOT:PSS可用于可穿戴电加热器。ACS达成。板牙。接口13 (40): 48053 - 48060;doi: 10.1021 / acsami.1c13329

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