一种可穿戴热电织物材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于热电材料及其制备，具体涉及一种可穿戴热电织物材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，纳米材料和微电子技术的取得了巨大进步，随之微小型、低能耗和多功能电子设备，特别是可穿戴设备，经历了快速发展，物联网的概念更是推动了人们对可穿戴电子设备的广泛研究。可穿戴热电发电机（w-teg）可以通过收集和转换人体新陈代谢所产生的热量为电子设备提供直流电。

2、临床有断肢患者需要进行再植肢体手术，手术中要进行血管缝合。而显微外科在缝合小血管后，供血需要一周才能达到循环稳定状态，在一周的危险期内易发生血管危象，即缝接吻合的血管易发生血液通路受阻，从而危及移植组织及再植肢体成活。动脉危象一般发生快，表现明显，容易及时发现和处理。而静脉危象有时进展缓慢，容易忽略而错失挽救的最佳时机。临床治疗需护士每2h查看一次移植组织及再植肢体状态，但护士工作量大，血管危象发现不及时造成移植及再植失败的案例时有发生。基于人体随时在散发热量，在断指接肢后，出现血管危象，接肢部位存在温差可以触发热电效应，产生电信号。如何利用热电织物材料制备得到热电发电装置实现血管危象的自动监测是本领域研究的重点。现有的热电发电结构织物结构复杂，且由于均匀性差因此热电转换效率低造成信号不灵敏的问题。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述问题，提供一种可穿戴热电织物材料及其制备方法。

2、本发明采用如下技术方案：一种可穿戴热电织物材料，所述织物材料采用经纱和纬线经梭织制得，经纱和纬纱形成平纹组织，所述经纱为绝缘纤维，所述纬纱为p-n型分段式热电纤维，所述p-n型分段式热电纤维包括依次设置的p型热电纤维、n型热电纤维，所述p型热电纤维、n型热电纤维的中间为未杂化热电纤维，所述织物材料中p型热电纤维和n型热电纤维交替作为纬纱，未杂化热电纤维为织物材料两侧的边纱。

3、进一步的，所述经纱为天然纤维或化学纤维。

4、一种可穿戴热电织物材料的制备方法：包括如下步骤：

5、第一步骤： p-n型分段式热电纤维的制备

6、（1）在碳纳米管纤维上分别标记p型热电纤维的长度为m1、n型热电纤维为m2及未杂化热电纤维的长度为m0,其中m1与m2等长；

7、（2）p型热电纤维及n型热电纤维处理液制备，p型处理液为pedot:pss溶液中加入体积分数为5%的二甲基亚砜dmos溶液；所述n型处理液为6 wt%的聚乙烯亚胺pei的乙醇溶液；

8、（3）将标记好的碳纳米管纤维完全缠绕在圆柱体上，根据标记的p型热电纤维、n型热电纤维的长度配制合适体积p型处理液和n型处理液，将标记的p型热电纤维一侧直接浸入p型处理液中，完成浸渍后干燥处理，反复完成浸渍-干燥步骤数次，最后浸入乙二醇溶液中，干燥处理，完成p型热电纤维的制备；

9、（4）将标记的n型热电纤维的一侧浸入n型处理液，完成浸渍后干燥处理，反复完成浸渍-干燥步骤数次得到n型分段式热电纤维；第二步骤：热电织物材料的制备

10、（1）以p-n型分段式热电纤维为纬纱，以绝缘纤维为经纱进行织造，其中织物幅宽为m1;

11、（2）p-n型分段式热电纤维中的p型热电纤维、n型热电纤维交替作为纬纱，在纬纱交换处未杂化热电纤维能够作为p-n结，用于检测温差，织造形成热电织物材料。

12、进一步的，所述第一步骤（3）中浸渍温度为35-45℃，浸渍时间为30-35min，干燥温度为95-100℃，干燥时间为20-30min，浸渍干燥次数为3-5次。

13、可穿戴热电织物材料的应用：将热电织物材料的径向两端缝合形成环形织物，连接控制信号后可在用作收集人体表面热源的热电发电装置。

14、本发明的优点具体如下：

15、（1）本发明制备的p-n型分段式热电纤维由等长的p型热电纤维、n型热电纤维的组成，中间设置为未杂化热电纤维，分段电子与空穴导电特性使p-n型分段式热电纤维热电转换效率更高。

16、（2）本发明制备方法简单，步骤易于操作，由p-n型分段式热电纤维为纬纱与绝缘纤维为经纱经制备得到的可穿戴热电织物，两侧形成的p-n结能够对于温差感应灵敏，能够用于自动监测移植组织及再植肢体状态，能够实现血管危象的及时诊断，提高了接肢手术的成功率。

技术特征：

1.一种可穿戴热电织物材料，其特征在于：所述织物材料采用经纱和纬线经梭织制得，经纱和纬纱形成平纹组织，所述经纱为绝缘纤维，所述纬纱为p-n型分段式热电纤维，所述p-n型分段式热电纤维包括依次设置的p型热电纤维和n型热电纤维，所述p型热电纤维和n型热电纤维的中间设置有未杂化热电纤维，p型热电纤维和n型热电纤维等长，所述织物材料中p型热电纤维和n型热电纤维交替作为纬纱，未杂化热电纤维为织物材料两侧的边纱。

2.根据权利要求1所述的可穿戴热电织物材料，其特征在于：所述经纱为天然纤维或化学纤维。

3.根据权利要求1的可穿戴热电织物材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的可穿戴热电织物材料的制备方法，其特征在于：所述第一步骤（3）中浸渍温度为35-45℃，浸渍时间为30-35min，干燥温度为95-100℃，干燥时间为20-30min，浸渍干燥次数为3-5次。

5.根据权利要求3-4所述的制备方法得到的可穿戴热电织物材料的应用，其特征在于：将热电织物材料的径向两端缝合形成环形织物，连接控制信号后可用作收集人体表面热温差产生热电效应的热电发电装置。

技术总结
本发明涉及一种可穿戴热电织物材料及其制备方法和应用，织物材料采用经纱和纬线经梭织制得，经纱为绝缘纤维，纬纱为p‑n型分段式热电纤维，p‑n型分段式热电纤维包括依次设置的p型热电纤维、n型热电纤维以及中间的未杂化热电纤维，所述织物材料中p型热电纤维和n型热电纤维交替作为纬纱，未杂化热电纤维作为织物材料两侧的边纱。本发明制备方法简单，步骤易于操作，由p‑n型分段式热电纤维为纬纱与绝缘纤维为经纱经制备得到的可穿戴热电织物，对于温差感应灵敏，能够用于自动监测移植组织及再植肢体状态，能够实现血管危象的及时诊断，提高了接肢手术的成功率。

技术研发人员：陈超余,侯锐华,马丕波,蒋高明,丛洪莲,贺海军,董智佳,万爱兰,赵俊竹
受保护的技术使用者：江苏臻圈科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16