基于液态金属的柔性可拉伸电热贴及加热服饰、加热手套的制作方法

本实用新型属于智能服饰技术领域，尤其涉及一种基于液态金属的柔性可拉伸电热贴及加热服饰、加热手套。

背景技术：

随着人们生活的日益提高，智能生活用品的需求也在不断更新，加热手套也由此孕育而生。目前，市面上常见的加热手套是直接将传统的铜制电热丝制作在厚实的手套内部，虽然该加热手套达到了加热、保暖、御寒的功效，但由于其手套材质厚重无法满足用户对于触屏等精巧操作；另一方面，由于该手套采用传统的铜制电热丝作为加热元件，因此整个手套的质地较硬，且不具备柔性可拉伸性能，尤其在手指关节动作时，用户的穿戴体验较差。再有，加热手套为统一规格尺寸，对于不同人群存在普适性差的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的一个目的是提出一种基于液态金属的柔性可拉伸电热贴,可以解决现有技术中用户对于加热服饰体验不佳的问题。

在一些说明性实施例中，所述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，包括：第一胶膜层和第二胶膜层；液态金属印刷加热电路，封装在所述第一胶膜层和所述第二胶膜层之间；第一织物层，位于所述第一胶膜层远离所述液态金属印刷加热电路的一侧；所述第二胶膜层，用以与待加热的物体表面结合；电源组件，与所述液态金属印刷加热电路连接。

在一些可选地实施例中，所述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，还包括：第二织物层或离型膜，位于所述第二胶膜层远离所述液态金属印刷加热电路的一侧。

在一些可选地实施例中，所述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，还包括：连接所述电源组件与所述液态金属印刷加热电路的fpc连接件，封装于所述第一织物层与所述第二胶膜层之间。

在一些可选地实施例中，所述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，还包括：串接在所述电源组件与所述液态金属印刷加热电路之间的开关组件，封装于所述第一织物层与所述第二胶膜层之间。

在一些可选地实施例中，所述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，还包括：所述第一织物层上位于所述液态金属印刷加热电路与其它元器件连接处，形成有硬化区域。

在一些可选地实施例中，所述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，还包括：形成在所述第一胶膜层或所述第二胶膜层靠近所述液态金属印刷加热电路的一侧、不浸润液态金属的掩模；其中，所述掩模与所述液态金属印刷加热电路的图案相反；所述液态金属印刷加热电路基于所述掩模和胶膜对于液态金属的浸润性，利用涂布方式在胶膜及掩模上进行滚涂成型。

在一些可选地实施例中，所述不浸润液态金属的掩模为碳粉，利用激光打印机在所述第一胶膜层或所述第二胶膜层上成型。

在一些可选地实施例中，所述电源组件包括：纽扣电池、锂电池、石墨电池或薄膜电池。

本实用新型的另一个目的在于提出一种加热服饰，可以解决现有技术中用户对于加热服饰体验不佳的问题。

在一些说明性实施例中，所述加热服饰，包括：上述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴、以及服饰本体；所述柔性可拉伸电热贴的第二胶膜层与所述服饰本体上的目标区域结合。

本实用新型的再一个目的在于提出一种加热手套，可以解决现有技术中用户对于加热服饰体验不佳的问题。

在一些说明性实施例中，所述加热手套，包括：上述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴、以及手套本体；其中，所述柔性可拉伸电热贴的形状与所述手套一致，利用其第二胶膜层与手套本体的手背一面结合。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优势：

本实用新型通过将液态金属印刷加热电路与织物材质进行结合，利用液态金属和织布及胶膜材质的可拉伸性能，实现柔性可拉伸的电热贴，其具有结构简单，易于实施，成本低廉等优势；并且，该电热贴无需与承载物统一加工，用户可以根据用户需求施加在服装等任何物体表面进行结合，使其不仅可以满足柔性可穿戴领域，亦可以应用于其它加热保暖领域，提高了电热贴的普适性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的基于液态金属的柔性可拉伸电热贴的结构示例一；

图2为本实用新型实施例中的基于液态金属的柔性可拉伸电热贴的结构示例二；

图3为本实用新型实施例中的基于液态金属的柔性可拉伸电热贴的结构示例二的层结构示意图；

图4为本实用新型实施例中的液态金属印刷加热电路的示例；

图5为本实用新型实施例中基于液态金属的柔性可拉伸电热贴的结构示例三；

图6为本实用新型实施例中手型结构的液态金属印刷加热电路的结构示例。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本实用新型的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本实用新型的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“实用新型”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的实用新型，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个实用新型或实用新型构思。

需要说明的是，在不冲突的情况下本实用新型实施例中的各技术特征均可以相互结合。

本实用新型实施例中公开了一种基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，如图1-3所示，图1为本实用新型实施例中的基于液态金属的柔性可拉伸电热贴的结构示例一；图2为本实用新型实施例中的基于液态金属的柔性可拉伸电热贴的结构示例二；图3为本实用新型实施例中的基于液态金属的柔性可拉伸电热贴的结构示例二的层结构示意图；该基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，包括：第一织物层1、第一胶膜层2、液态金属印刷加热电路3、第二胶膜层4和电源组件5。其中，液态金属印刷加热电路3封装于第一胶膜层2和第二胶膜层4之间；第一织物层1位于第一胶膜层2远离所述液态金属印刷加热电路3的一侧，作为柔性可拉伸电热贴的表层；第二胶膜层4作为柔性可拉伸电热贴的结合层，用以与带加热的物体表面结合；电源组件5，与位于第一胶膜层2和第二胶膜层4之间的液态金属印刷加热电路3连接，用以提供液态金属印刷加热电路3的工作电流。

参照图4，图4为本实用新型实施例中的液态金属印刷加热电路的示例。液态金属印刷加热电路3中至少包含有用以通电发热的液态金属印刷电热丝31，在通过电流时产生预期的发热量；此外，液态金属印刷加热电路3还可以包括其它用于连接的液态金属印刷导电线路32。液态金属印刷导电线路32和液态金属印刷电热丝31可以采用同一种材质成型，亦可以采用不同材质成型。其中，液态金属印刷导电线路32亦可具有加热性能。

其中，本实用新型实施例中的液态金属印刷加热电路3的液态金属印刷电热丝31的数量可以为多组，可用于分布不同区域。

本实用新型通过将液态金属印刷加热电路与织物材质进行结合，利用液态金属和织布及胶膜材质的可拉伸性能，实现柔性可拉伸的电热贴，其具有结构简单，易于实施，成本低廉等优势；并且，该电热贴无需与承载物统一加工，用户可以根据用户需求施加在服装等任何物体表面进行结合，使其不仅可以满足柔性可穿戴领域，亦可以应用于其它加热保暖领域，提高了电热贴的普适性。

在一些实施例中，本实用新型实施例中的基于液态金属的柔性可拉伸电热贴的层结构，还可以包括防水层、保温层、装饰层中的一个或多个层结构；其中，防水层、保温层可设置在第一织物层(即第一织物层远离液态金属印刷加热电路的一侧)之外，亦可设置在第一织物层与第二胶膜层之间；装饰层则设置在第一织物层之外。

另一方面，本实用新型实施例中的第一织物层、第一胶膜层、液态金属印刷加热电路、第二胶膜层、防水层、保温层、装饰层中的一个或多个层结构可以为单层结构，亦可以为多层结构。

本实用新型实施例中的液态金属印刷加热电路可以采用液态金属或液态金属浆料通过打印、喷涂、印刷、浸渍等方式成型。具体地，本实用新型实施例中的液态金属可采用熔点不高于200℃的低熔点金属的单质/合金，例如镓单质、镓基合金、铋基合金、锡基合金等。本实用新型实施例中的液态金属浆料是指由液态金属和高分子材料(例如树脂、溶剂、助剂等)、非导电颗粒和导电颗粒中的一种或几种的混合材料；其中，非导电颗粒和导电颗粒可用于调节液态金属浆料的黏度与导电性能，使浆料良好的满足相应的印制方式的材料要求，以及形成的液态金属印刷加热电路的电热性能。

通过选用上述液态金属可以使柔性可拉伸电热贴在适当的温度下达到柔性可拉伸的性能，并且该材料熔点温度范围下的耐温性，胶膜(如第一胶膜层和第二胶膜层)的选择范围较宽，具有成本低与易实施的优势。

优选地，本实用新型实施例中的液态金属可以选用室温液态的低熔点金属，具体地，液态金属可选用熔点在30℃以下的低熔点金属的单质或合金，不限于镓单质、镓铟共晶合金、镓锡共晶合金、镓铟锡共晶合金、镓铟锡锌共晶合金等。

该实施例中通过选用室温液态的低熔点金属形成液态金属印刷加热电路，可以进一步降低柔性可拉伸电热贴的制作要求，并且在该温度范围内的柔性可拉伸性能的适用范围更广。

优选地，本实用新型实施例中的液态金属浆料为液态金属与导电金属颗粒的混合而成的液态金属浆料，该导电金属颗粒不限于金、银、铜、铝、银包铜等。本实用新型实施例中通过在液态金属中混入导电金属颗粒，一方面可以极大的降低液态金属的表面张力，提升其粘附性，满足上辊印刷、穿透丝网等需求，避免缩线缩球问题等，另一方面，可调节液态金属的导电性能，使其满足电热丝的需求。

进一步的，本实用新型实施例中的液态金属浆料中导电金属颗粒的占液态金属浆料的总体质量比在4％-10％，该配比下的液态金属浆料呈粘稠状，调节了其中液态金属的表面张力，可附着在辊体上并进行涂布印刷、亦可满足丝网印刷的过网要求，适应多种印刷的指标要求。

本实用新型实施例中的第一织物层可选用无纺布、尼龙、水洗棉、涤纶、氨纶及多种材料混纺的织布等。本实用新型选用织物作为柔性可拉伸电热贴的表层，一方面可以提升柔性可拉伸电热贴的表面的亲肤性，提升用户的触摸体验，另一方面，亦可满足柔性可拉伸的需求。

优选地，本实用新型实施例中的第一织物层可选用可拉伸程度不低于1％、且不高于30％的织布。通过选用该织布制作柔性可拉伸具有稳定性高的效果，由其所制作的柔性可拉伸电路的可以满足中低拉伸需求，并且使用寿命长，不易损坏。优选地，本实用新型实施例中的织布选用可拉伸程度不低于5％，且不高于15％的涤纶布。本实用新型实施例中的可拉伸程度是指在基材相较于正常舒张状态的可拉伸范围。

本实用新型实施例中的织物的作用之一在于提供一定的结构强度，控制柔性可拉伸电热贴的整体可拉伸程度，避免由于拉伸程度过大，导致成型后的柔性可拉伸电热贴的结构稳定性下降(例如产生不可逆的拉伸损伤)的问题，使柔性可拉伸电热贴的最大拉伸程度不足以影响后续液态金属印刷加热电路的结构稳定性。

进一步的，本实用新型实施例中的第一织物层选用纱支粗细在30-100d(单位：丹尼)之间的涤氨混纺布；其中，该布复合上述可拉伸程度的要求，并且经过与胶膜复合后结构稳定性强；再有，其表面适于贴附皮肤，可提升用户的穿戴体验。

一般的织物的可拉伸程度不超过100％，远低于胶膜的可拉伸程度，通过将两者复合一体，可将复合基材的可拉伸程度保持与织物的可拉伸程度基本一致，进而达到避免拉伸过度，保护液态金属印刷加热电路稳定可靠的目的。

本实用新型实施例中的第一胶膜层和/或第二胶膜层可选用热塑性胶膜或压敏性胶膜，例如聚氨酯pu、热塑性聚氨酯tpu、热塑性硫化橡胶tpv、硅胶等。本实用新型实施例中的胶膜层，自身具有柔性可拉伸的性能，其与织物形成复合基材上的作用不限于降低/消除织物的孔隙、提高液态金属在胶膜上的附着力、使织物表面毛糙平整化、提升一定的拉伸恢复力中的一种或多种。

优选地，本实用新型实施例中第一织物层与第一胶膜层复合，复合方式不限于粘接、热压等方式。优选地，第一织物层与第一胶膜层通过热压复合，第一胶膜至少部分渗入并固化在第一织物层内，提升了结构稳定性，不易开胶剥离。

本实用新型实施例中的电源组件不限于电源线、纽扣电池、锂电池、石墨电池或薄膜电池等；其中，电源线用于柔性可拉伸电热贴连接外部电源，而若使用纽扣电池、锂电池、石墨电池或薄膜电池等，则可无需外接电源。

在一些实施例中，本实用新型实施例中的电源组件选用可充电池模组，其设于第一织物层之外，通过线缆与位于封装于第一胶膜层和第二胶膜层液态金属印刷加热电路连接，第一织物层和第一胶膜层在线缆与液态金属印刷加热电路的连接处可设置开窗结构，以使线缆贯穿连接。优选地，本实用新型实施例中的可充电电池模组可采用磁吸式可充电锂电池，通过选用磁吸式可充电锂电池可以满足电池与电热贴之间的快装与拆卸，便于用户的使用管理。

在一些实施例中，本实用新型实施例中的电源组件还可选用薄膜电池，直接封装于第一织物层与第二胶膜层之间。

在一些实施例中，本实用新型实施例中的柔性可拉伸电热贴，还包括：串接在所述电源组件与所述液态金属印刷加热电路之间的开关组件，封装于所述第一织物层与所述第二胶膜层之间。该开关组件用以控制液态金属印刷加热电路的工作启/停。优选地，本实用新型实施例中的开关组件可选用薄膜开关，除此之外，亦不限于选用现有技术中其它结构的开关部件。

参照图5及以上附图，图5为本实用新型实施例中基于液态金属的柔性可拉伸电热贴的结构示例三；在一些实施例中，本实用新型实施例中的柔性可拉伸电热贴，还包括：fpc连接件6，该fpc连接件6用以连接所述电源组件5与所述液态金属印刷加热电路3，可封装于所述第一织物层1与所述第二胶膜层4之间，例如封装于第一织物层1与第一胶膜层2之间，又例如封装在第一胶膜层2与第二胶膜层4之间。

fpc连接件例如pi(聚酰亚胺)薄膜为基材，以铜箔为导电线路的柔性不可拉伸电路，本实用新型利用fpc连接件作为电源组件与液态金属印刷加热电路之间的导电中间件，降低了液态金属印刷加热电路对于导电连接稳定性的要求，fpc连接件封装于第一织物层与第二胶膜层之间，其结构稳定，因此fpc连接件的一侧电极与液态金属印刷加热电路连接，保证fpc连接件与液态金属印刷加热电路之间连接的可靠性和稳定性，并且由于fpc连接件的导电元件的材质为铜箔(铝箔等)，因此可满足电源组件的线缆的直接焊接，双方向保障电源组件与液态金属印刷加热电路之间的可靠连接。

在一些实施例中，所述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，还包括：所述第一织物层上位于所述液态金属印刷加热电路与其它元器件连接处，形成有硬化区域。

本实用新型通过所述第一织物层上位于所述液态金属印刷加热电路与其它元器件连接处，形成有不可拉伸的硬化区域，避免液态金属印刷加热电路与其它元器件(例如fpc连接件、薄膜开关、线缆等)之间的摩擦、位移，加强了连接处的稳定性，避免断路，以及减缓液态金属由于摩擦导致的氧化问题。具体地，设置成不可拉伸的硬化区域的方式不限于在局部架设不可拉伸的加强片(例如pi膜、pet膜等)，亦或者直接在该区域内涂覆硬化胶，待硬化胶固化后形成该不可拉伸的硬化区域。优选地，本实用新型实施例中的硬化区域通过硬化胶实现，该硬化胶可直接渗入织物层内，从而不会增加柔性可拉伸电热贴的整体厚度，并且由于其直接渗入织物层内，可与织物层形成稳定结合，不易起皮和剥落。

在一些可选地实施例中，所述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，还包括：形成在所述第一胶膜层或所述第二胶膜层靠近所述液态金属印刷加热电路的一侧、不浸润液态金属的掩模；其中，所述掩模与所述液态金属印刷加热电路的图案相反；所述液态金属印刷加热电路基于所述掩模和胶膜对于液态金属的浸润性，利用涂布方式在胶膜及掩模上进行滚涂成型。

利用上述实施例，可实现液态金属印刷加热电路中的液态金属印刷电热丝31和液态金属印刷导电线路32的一体化成型，降低了液态金属印刷加热电路的结构和加工复杂度。

其中，不浸润液态金属的掩模可为由激光打印机打印形成的图案化的碳粉层。本实用新型实施例中的不浸润液态金属的掩模可为图案化的碳粉层，该图案化的碳粉层内包含图案化的用以容纳液态金属的凹槽，该碳粉层可通过传统的激光打印机实现图案化印制，无需其它中间掩模，工艺简单成熟，成本低，精度高。并且该碳粉层可根据用户需求选用不同颜色，以此提升用户的视觉感官体验。本实用新型的另一些实施例中，不浸润液态金属的掩模亦可以采用其它不浸润液态金属的材质，不限于聚四氟乙烯、蜡等。

在一些可选地实施例中，所述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，还包括：第二织物层或离型膜，位于所述第二胶膜层远离所述液态金属印刷加热电路的一侧。在一些实施例中，本实用新型实施例中的柔性可拉伸电热贴在出厂时，第二胶膜层远离液态金属印刷加热电路的一侧附着有离型膜，用户使用时可通过剥离开离型膜之后，将基于液态金属的柔性可拉伸电热贴粘附与目标物体表面。

在一些实施例中，所述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴的第二胶膜层远离液态金属印刷加热电路的一侧附有第二织物层，由第一织物层和第二织物层包覆的基于液态金属的柔性可拉伸电热贴亦可满足用户的加热需求。

本实用新型实施例中的基于液态金属的柔性可拉伸电热贴可应用于存在加热、保暖需求的智能服饰、设备养护等领域，例如加热鞋垫、加热服装、加热头套、加热手套、汽车电池预热保护罩、加热桌垫等等。

优选地，本实用新型实施例中的第一织物层的厚度范围：0.05-0.15mm；第一胶膜层的厚度范围：0.05-0.15mm；第二胶膜层的厚度范围：0.05-0.15mm；液态金属印刷加热电路的厚度范围：0.01-0.05mm；碳粉层的厚度范围：0-0.005mm。本实用新型实施例中的柔性可拉伸电热贴采用上述厚度的各层进行复合后，电热贴的整体厚度可在0.45-0.65mm，厚度极薄的同时，保证了结构稳定性，提升了用户穿戴体验和质量的可靠性。

优选地，本实用新型实施例中的基于液态金属的柔性可拉伸电热贴，可通过如下方式进行加工制作：首先，将第一织物层与第一胶膜层进行复合，得到复合基材；然后利用激光打印机在复合基材的胶膜层打印图案化的碳粉掩模(与液态金属印刷加热电路的图案相反互补)，再通过液态金属涂布设备将液态金属印制在与附有碳粉掩模的第一胶膜层上，得到液态金属印刷加热电路，然后将附有第二胶膜层的离型膜与前者进行复合，最后装配电源组件，即可得到基于液态金属的柔性可拉伸电热贴。

本实用新型的另一个目的在于提出一种加热服饰，可以解决现有技术中用户对于加热服饰体验不佳的问题。

在一些说明性实施例中，所述加热服饰，包括：上述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴、以及服饰本体；所述柔性可拉伸电热贴的第二胶膜层与所述服饰本体上的目标区域结合。

该实施例中的服饰不限于衣物、裤子、鞋、鞋垫、帽子、耳罩、眼罩、手套、围巾、箱、包等可穿戴/可佩带物件。

本实用新型的再一个目的在于提出一种加热手套，可以解决现有技术中用户对于加热服饰体验不佳的问题。

在一些说明性实施例中，所述加热手套，包括：上述基于液态金属的柔性可拉伸电热贴、以及手套本体；其中，所述柔性可拉伸电热贴的形状与所述手套一致，利用其第二胶膜层与手套本体的手背一面结合。

图6示出了手型结构的柔性可拉伸电热贴的液态金属印刷加热电路的结构示例。

本实用新型实施例中的加热手套中的液态金属印刷加热电路中可以包含相互并联的多组液态金属印刷电热丝，例如液态金属印刷电热丝的数量不少于5组，所述手套本体的每个手指区域至少分布有一组液态金属印刷电热丝。

本实用新型实施例中的液态金属印刷电热丝的电阻值为设定值，可通过液态金属材料(导电率)的选型、线宽、长度等参数进行调节。优选地，本实用新型实施例中的所述液态金属印刷电热丝可以设计为弯折迂回结构，以此调节液态金属印刷电热丝的电阻值。

本实用新型实施例中的加热手套，还可以设置感温组件，用以检测手套温度并对液态金属印刷加热电路进行控制，进而维持手套温度始终处于预定的恒定温度。该恒定温度范围在40-60℃之间。

在一些实施例中，基于液态金属的柔性可拉伸电热贴亦可以选用其它形状结构，以满足用户对于手部局部区域的贴装加热需求。另一方面，液态金属的柔性可拉伸电热贴的贴装位置亦不限于手背侧，亦可设置在手心侧，或手指内侧等。

在一些实施例中，所述至少5组液态金属印刷电热丝中的电阻值不一致，以此满足用户手部不同区域的温度需求。

优选地，本实用新型实施例中的手套本体的可选用厚度范围不低于0.05mm的材质形成；进一步的，手套本体可选用厚度范围在0.05-1mm的弹性材质的手套，与本实用新型实施例中的柔性可拉伸电热贴的适应性强，柔性可拉伸电热贴的加设几乎对于手套本体的穿戴无任何影响，并且手套本体内部的热感应灵敏。

本实用新型实施例中的加热手套具有结构简单，穿戴舒适，加热灵敏等优势，并且该手套可无需与柔性可拉伸电热贴进线一体化加工，制作简便，易于实施；另一方面，该加热手套可应用于超薄弹性手套，不会对用户进行精巧动作造成影响，可提升用户穿戴体验。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。