一种新型保暖内衣的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型保暖内衣，包括设置在保暖内衣内的纳米发电机，所述纳米发电机包括氧化锌纳米线和原子力显微镜探针针尖，且所述氧化锌纳米线在原子力显微镜探针针尖的作用下变弯而产生电流；所述氧化锌纳米线与设置在保暖内衣内的碳纤维发热元件交错连接，并且氧化锌纳米线和碳纤维发热元件分别由管道包裹，但二者交叉处管道相通；所述管道外依次设有远红外陶瓷薄膜和树脂层。与现有技术相比，本实用新型结合了纳米发电机、碳纤维为材料，有效的解决了舒适和保暖的问题，制造出来的内衣轻便柔软、舒适耐用、温暖柔和，避免身体水分流失。
【专利说明】一种新型保暖内衣
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及保暖内衣领域，具体涉及用纳米发电机、碳纤维来发热、抵御冬季严寒的一种新型保暖内衣。
【背景技术】
[0002]地球现在正在面临全球变暖的趋势，全球变暖导致夏天更热、冬天更冷，尤其是今年，冬天的寒冷程度已创下历史新低，更有新闻报道，外国已有30余人被冻死。我们走在街上，也已感到过渡的寒冷也已穿透我们厚厚的衣服，一步步侵袭我们的身体，因此，发明一种能够自行发热的保暖内衣是十分必要的。
[0003]2011年春天，作为美国佐治亚理工学院“纳米发电机”项目的华裔首席研究员，王中林成功发明了一种“纳米发电机”，此种发电机植入人体后，可把人体运动产生的能量转化为电能，这一发明被视为一个革命性突破而登上历史舞台。此项目的研发科学家们使用数百万条的纳米金属丝制成一个“纳米发电机”，由5个纳米发电机组成的微型晶片就能产生3伏特电量，这相当于两颗AA电池的能量。“纳米发电机”比一根人类的头发还纤细500倍，由于这个微型轻便的特点，理论上它可以植入几乎任何载体，比如衣服、鞋子，甚至人类的心脏。将纳米发电机装在衣服里，可随人体运动弯曲或拉伸，从而将机械能转化为电能，自行发电。王中林等人的这项成果其最大吸引力在于，只要衣服穿上无需做任何特别的动作，织物就可自行发电。王中林根据目前的原型估算，将采用这样的纤维制成的织物，每平方米的输出功率可达80毫瓦。将这种纳米发电机与一众可以导热的、将电能转化为热能的碳纤维结合起来，足以产生很大的热能。关于纳米发电机:首先用高温热蒸发气相沉积的方法在氧化铝衬底上合成非常均匀规则的单晶纳米线，由于晶格匹配，这些纳米线都是垂直生长，具有规则的形貌。而且和衬底结合的十分紧密。然后他们用金属银连通衬底的底部导电部分。同时，运用导电的原子力显微镜作为机械能输入和电能的收集部分。弯曲并测量氧化锌纳米线的原子力显微镜探针针尖是镀了白金的硅材料制成，既保证了弯曲纳米线所需的钢度同时也具备了良好的导电性。更重要的是这一设置使得纳米线底部是金属银和半导体氧化锌的连接，形成了欧姆接触，而针尖上白金和半导体氧化锌的接触形成了肖特基势垒，正是由于这一巧妙的设置加上单晶氧化锌纳米线独特的电压性能，使得被弯曲拉长的氧化锌纳米线一面所产生的正偏压电能不能释放，实现了电荷的分离和电荷积累，当原子力显微镜的探针继续扫过纳米线顶部到纳米线被压缩部分时，由于压缩部分的氧化锌纳米线一面是负电压，积累的压电电荷得到释放，为外电路输出电流，从而在世界上首次实现了纳米尺度机械能转化为电能的装置——纳米发电机。
[0004]纳米发电机的原理是纤锌矿结构氧化锌纳米线具有半导体性能和压电效应。所谓压电效应，是指某些电介质在受到机械压力时，哪怕这种压力微小得像声波震动那样小，都会产生压缩或身长等形状变化，从而引起电介质表面带电的物理现象。用导电的原子力显微镜探针针尖去弯曲竖直生长的氧化锌纳米线。在纳米线的内部和外部分别造成压缩和拉伸，这种独特结构导致了弯曲纳米线的内外表面产生了反极性的极化电荷。借助半导体性质的氧化锌纳米线和其金属尖部的肖特基势垒将电能暂时储存在氧化锌纳米线内，并可用导电的原子力显微镜探针接通这一电源，向外界输电，从而完美的实现了在纳米尺度上把机械能转化为电能。
[0005]现有的保暖内衣无法自行发热，遇到极度寒冷的情况将无法抵御。
[0006]本实用新型采用碳纤维材料(复合材料)。碳纤维材料是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小，比不透刚还耐腐蚀，比耐热钢还耐高温，又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。碳纤维相互搭接成微观网络式导电通道，利用布朗运动的基本原理，该网络通电后，碳纤维将电能迅速转化为热能，以辐射的方式将远红外线传递出去。碳纤维是一种导电的导体，电阻较大，当电流通过时，就会导致分子之间产生强烈的摩擦运动而发热。因此，可以用碳纤维作为材料来讲纳米发电机发的电能转化为热能，用纳米发电机和碳纤维联合制造的保暖内衣可实现利用人体运动自行发热的功能，可极好的抵御寒冬严寒的侵袭，解决上述问题。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于提供一种新型保暖内衣，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0009]一种新型保暖内衣，包括设置在保暖内衣内的纳米发电机，所述纳米发电机包括氧化锌纳米线和原子力显微镜探针针尖，且所述氧化锌纳米线在原子力显微镜探针针尖的作用下变弯而产生电流；所述氧化锌纳米线与设置在保暖内衣内的碳纤维发热元件交错连接，并且氧化锌纳米线和碳纤维发热元件分别由管道包裹，但二者交叉处管道相通；所述管道外依次设有远红外陶瓷薄膜和树脂层。
[0010]进一步的，所述树脂层由绝缘导热耐温防水层包裹。
[0011]进一步的，将所述氧化锌纳米线与设置在保暖内衣内的碳纤维发热元件交错连接，替换为:一束碳纤维发热元件以S型形态分布在保暖内衣内部，并将一段氧化锌纳米线与碳纤维发热元件连接起来。
[0012]与现有技术相比，本实用新型结合了纳米发电机、碳纤维为材料，有效的解决了舒适和保暖的问题，制造出来的内衣轻便柔软、舒适耐用、温暖柔和，可以避免身体水分流失。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为新型保暖内衣的纳米发电机结构示意图。
[0014]图2为新型保暖内衣的结构示意图。
[0015]图3为新型保暖内衣的部分发电过程示意图。
[0016]图4为新型保暖内衣的部分发电过程示意图
[0017]图中:1-纳米发电机、2-氧化锌纳米线、3-原子力显微镜探针针尖、4-碳纤维发热元件、5-远红外陶瓷薄膜、6-树脂层、7-绝缘导热耐温防水层。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0019]请参阅图1-4，本实用新型实施例中，一种新型保暖内衣，包括设置在保暖内衣内的纳米发电机1，所述纳米发电机I包括氧化锌纳米线2和原子力显微镜探针针尖3，且所述氧化锌纳米线2在原子力显微镜探针针尖3的作用下变弯而产生电流；所述氧化锌纳米线2与设置在保暖内衣内的碳纤维发热元件4交错连接，并且氧化锌纳米线2和碳纤维发热元件4分别由管道包裹，但二者交叉处管道相通；所述管道外依次设有远红外陶瓷薄膜5和树脂层6;所述树脂层6由绝缘导热耐温防水层7包裹。
[0020]本实用新型将所述氧化锌纳米线2与设置在保暖内衣内的碳纤维发热元件4交错连接，替换为:一束碳纤维发热元件4以S型形态分布在保暖内衣内部，并将一段氧化锌纳米线2与碳纤维发热元件4连接起来。这种结构避免了交叉处管道的处理问题，随着氧化锌纳米线因形变而产生的电能就可以传导到碳纤维中从而发热。
[0021]本实用新型的工作原理是:随着人体的运动弯曲或拉伸，从而发电，然后再通过碳纤维将电能转化为热能。
[0022]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0023]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种新型保暖内衣，包括设置在保暖内衣内的纳米发电机，所述纳米发电机包括氧化锌纳米线和原子力显微镜探针针尖，且所述氧化锌纳米线在原子力显微镜探针针尖的作用下变弯而产生电流；其特征在于，所述氧化锌纳米线与设置在保暖内衣内的碳纤维发热元件交错连接，并且氧化锌纳米线和碳纤维发热元件分别由管道包裹，但二者交叉处管道相通；所述管道外依次设有远红外陶瓷薄膜和树脂层。
2.根据权利要求1所述的新型保暖内衣，其特征在于，所述树脂层由绝缘导热耐温防水层包裹。
3.根据权利要求1或2所述的新型保暖内衣，其特征在于，将所述氧化锌纳米线与设置在保暖内衣内的碳纤维发热元件交错连接，替换为:一束碳纤维发热元件以S型形态分布在保暖内衣内部，并将一段氧化锌纳米线与碳纤维发热元件连接起来。
【文档编号】A41B17/00GK203789164SQ201420110467
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】王炜 申请人:王炜