一种石墨烯智能服饰的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种人体体温监测与补偿智能服饰，尤其涉及一种石墨稀智能服饰。
【背景技术】
[0002]智能服装由来已久，最初主要应用于航空和军事等尖端领域。1989年，日本的高木俊宜教授将信息科学融于材料物性和功能，首先提出智能材料的概念。20世纪90年代MIT(Massachusetts Institute of Technology，麻省理工学院)媒体实验室的可穿戴多媒体计算机问世以来，国内外学者开始逐渐关注可穿戴技术与智能服装的研究。
[0003]随着生活水平的提高，人们对于服装的要求不再局限于舒适性和时尚性，而是希望能够通过穿着服装达到个人健康护理、娱乐或与他人交流的目的。同时现代电子技术、传感技术和材料科学等的发展也为智能服装的进步提供了多学科的技术支持。不同领域的技术发展为智能服装的研究提供了多样的方法，但针对智能服装设计一般模式的研究尚不多见。智能服装是电子和时尚产业的结合体，但二者又存在不平衡性，现有智能服装的设计往往偏重于电子技术，而具备较差的美观性和舒适性，这与智能服装设计模式尚未成熟具有较大关系。
[0004]目前开发的智能服装的智能化功能的实现主要通过3种途径:(I)将某些智能纤维或改性纤维编入织物或织成织物使服装具有智能化特性；(2)将某些智能物质微胶囊化，用染整加工或涂层等方法加工到织物上；(3)通过织入或嵌入的方法使电子元件与织物相结合，制成智能服装。
[0005]发明专利一种调温服装(申请号:201310358761.X)涉及一种基于可变热阻的调温服装，包括服装面料层、柔性半导体热电阵列、服装衬里层、转换器、可调负载、控制器和外接电源连接件。柔性半导体热电阵列置于服装面料层和服装衬里层间，柔性半导体热电阵列通过转换器连接可调负载或者依次连接控制器和外接电源连接件，转换器实现连接关系的切换。该发明温度调节适应性强，一定范围内的变温基于服装自身热阻变化，无需能源耗费，但是该发明的发热元件柔性半导体热点阵列是由半导体热电材料组成。所述半导体热电材料是基于电磁辐射方式发热的，通过电磁辐射加热，存在发热速度慢、与身体接触范围小等缺点；并且电磁辐射会引起高强度微波连续照射可使人心律加快、血压升高、呼吸加快、喘息、出汗等，长时间穿着反而会出现对人体有副作用的问题。
【发明内容】
[0006]针对现有技术之不足，本发明提供了一种石墨烯智能服饰，其特征在于，所述智能服饰包括温度监测部、以聚酯、聚丙烯或聚酰胺聚合物纤维织布为基底制备的石墨烯发热片和数据收集处理部；
[0007]石墨烯发热片包括柔性衬底上设置的在经机械剥离的小片石墨烯薄膜的基础上经固体碳源溅射方式生成的石墨烯膜以及以石墨烯膜为基底经溅射方式生成的纳米级镀层电路;所述智能服饰数据收集处理部基于处于所述衬底上的固定结构内的温度探测器的监测数据来控制所述智能服饰的石墨烯发热片发热，其中，用于定位所述温度监测部温度探测器的固定结构与所述衬底的用于改善导电及附着力的微观结构是在同一道工序中形成的。
[0008]根据一个优选实施方式，所述经固体碳源溅射方式生成的石墨烯膜为从预先经机械剥离的生成的所述小片石墨稀薄膜中选取一小片石墨稀薄膜，将所述的小片石墨稀薄膜转移到临时柔性衬底上作为诱导石墨烯薄膜生长的起点，在所述的衬底上以小片石墨烯薄膜为起点采用固体碳源经溅射方式生成石墨烯膜。
[0009]根据一个优选实施方式，经机械剥离生成的所述小片石墨烯薄膜的生产流程为:
[0010]高温处理部与原位还原部相连，在处理温度为200°C?1200°C条件下加入氮气或惰性气体对石墨原料进行高温处理；
[0011]所述原位还原部通过第一进料管道与机械剥离部相连，接收经所述高温处理部处理后的石墨原料，在200°C?1200°C温度条件下，加入氮气或氢气中的至少一种作为还原介质，对石墨烯原料进行还原处理，并将处理后的原料送入机械剥离部；
[0012]所述加药部通过第二进料管道与所述机械剥离部相连，所述加药部用于存放表面活性添加剂，并在所述机械剥离部对石墨原料进行剥离过程中，持续向机械剥离部的圆柱形腔室加药；
[0013]所述机械剥离部的圆柱形腔室通过第一进料通道与原位还原部相连，所述机械剥离部的圆柱形腔室通过第二进料通道与加药部相连，转动轴在圆柱形腔室内与转动横杆垂直连接，磨球置于所述圆柱形腔室内，所述磨球为直径50μηι?ΙΟΟμπι且硬度大于石墨的珠子;所述机械剥离部的圆柱形腔室通过排料通道与离心分离部相连；
[0014]在所述原位还原部向所述圆柱形腔室加入石墨原料和所述加药部(304)向所述圆柱形腔室加入表面活性添加剂后，所述转动轴带动与轴垂直相连的转动横杆在固定的圆柱形腔室内搅动，转动横杆在搅动中带动腔体内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，石墨中各石墨层间的范德华力瓦解，获得石墨烯和石墨的悬池液；
[0015]所述机械剥离部的圆柱形腔室通过排料通道将石墨烯和石墨的悬浊液送入离心分离部，经所述离心分离部离心处理，得到石墨烯悬浊液，并送入干燥部进行干燥处理，得到小片石墨稀薄膜。
[0016]根据一个优选实施方式，所述纳米级镀层电路为将附有电路模具的粘接于柔性衬底上的石墨烯膜作为基材放入磁控溅射设备进行纳米级镀层溅射。
[0017]根据一个优选实施方式，所述纳米级镀层电路为:在粘接于柔性衬底上的石墨烯膜上溅射生成铜膜，再通过压印方式，生成纳米级镀层电路。
[0018]根据一个优选实施方式，所述镀层溅射过程磁控溅射仪溅射工作压力控制在
0.13Pa?0.20Pa，基材温度小于50°C，靶与基材距离5cm?10cm，溅射角5°?8°，溅射功率100W?200W，溅射镀层厚度控制为50nm?300nm，采用基材在上溅射靶材在的结构。
[0019]根据一个优选实施方式，对所述粘接于柔性衬底的石墨烯膜放入等离子处理器，采用氧气，在功率50瓦的条件下进行60秒预处理后进行溅射处理，溅射靶材包括金属铝、铜或银。
[0020]根据一个优选实施方式，采用包芯及包缠的方法将导电纤维制成纱线，将其织入聚酯、聚丙烯或聚酰胺聚合物纤维织布面料中。
[0021]根据一个优选实施方式，所述温度监测部包括温度探测器和分布式A/D采集模块，所述温度监测部通过所述光纤导电纤维与数据收集处理部相连;数据处理部包括单片机、无线数据传输器、移动终端、分布式数字输入输出模块和功率调节模块，所述数据处理部通过所述光纤导线与石墨烯发热片相连。
[0022]根据一个优选实施方式，对石墨烯发热片、温度检测部、数据收集处理部采用环氧树脂封装，导电纤维与温度监测部、数据收集处理部和石墨烯发热片连接部分用橡胶或塑料加固防水。
[0023]本发明的石墨烯智能服饰至少具有如下优势:
[0024](I)由于石墨烯发热片拥有超薄、轻便的特性，因此其对基于石墨烯加热的智能服饰的外观不会产生影响。
[0025](2)石墨烯发热片产生的红外辐射，具有良好的医疗及理疗作用。石墨烯材料能发射远红外生命光波，与人体有着几乎相同的频谱，可以有效激活身体细胞核酸、蛋白质等生物分子，达到改善血液循环、消炎、镇痛作用。
[0026](3)石墨烯发热片升温速度快。石墨烯的碳原子相互摩擦碰撞所产生的热能可使石墨烯发热片在3秒内迅速升温，只需10秒即可升温至35°C，因此在穿上它的同时就能感受到温暖。
【附图说明】
[0027]图1是本发明智能服饰功能模块示意图；
[0028]图2是本发明石墨烯发热片结构示意图；
[0029]图3是本发明机械剥离法制小片石墨烯薄膜流程示意图；
[0030]图4是本发明机械剥离法制小片石墨烯薄膜的机械剥离部结构示意图；
[0031]图5示出了放入压力机中的覆盖了铜膜的粘接于柔性衬底上的石墨烯膜；
[0032]图6示出了由图5的压印过程而产生的、设置有三维成型的印制导线的石墨烯膜。
[0033]附图标记列表
[0034]101:温度探测器 102:分布式A/D采集模块103:单片机
[0035]104:无线数据传输器105:移动终端106:分布式数字输入输出模块
[0036]107:功率调节模块 108:石墨烯发热片 201:防护层
[0037]202:纳米级镀层电路203:石墨烯膜204:粘结剂膜
[0038]205:柔性衬底301:石墨原料302:高温处理部
[0039]303:原位还原部 304:加药部305:离心分离部
[0040]306:干燥部307:石墨烯薄膜400:机械剥离部[0041 ]401:圆柱形腔室 402:第一进料通道 403:第二进料通道
[0042]404:转动轴405:转动横杆406:磨球
[0043]407:排料通道501:衬底502:微结构
[0044]503:铜膜504: