CN108601411A - 可加热的服装，用于这种服装的织物和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可加热的服装(1)，包括服装本体(3)和粘附到服装本体(3)的至少一部分上的加热垫(5)，其中所述加热垫(5)包括分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。本发明还提供了用于制造这种服装的织物，以及制造这种服装和织物的方法。还提供了包括如上所述的加热垫的可加热的床上用品。

Description

可加热的服装，用于这种服装的织物和制造方法

发明领域

本发明涉及可加热的服装，用于制造这种服装的织物以及制造这种服装和织物的方法。本发明还提供可加热的床上用品。

背景技术

许多最受欢迎的运动和休闲活动都发生在寒冷的环境中，这对身体的体温调节***提出了挑战。随着空气温度下降，这会引起皮肤周围血管的血管收缩，从而减少血液流向皮肤，进而导致外周血流量下降。

除了引起不适之外，体温降低还会导致灵活性降低。例如，先前已经表明，将皮肤温度冷却至13℃导致手灵活性降低，并且在寒冷环境中工作或处理冷产品的人表现出手功能降低。

这种灵活性的缺乏在运动应用中具有特别重要的意义。例如，在竞技运动中，手部灵活性的损失可能导致将成功与失败分开的错误，保持手部皮肤温度的重要性是显而易见的。此外，肌肉温度、最大输出功率、重复运动能力和随后的运动表现之间相关性已有充分报道。寒冷的环境温度和低到中度不活动期，例如在经历热身后，在场边或在比赛休息期间，可能导致肌肉温度下降。例如，研究表明，肌肉温度每降低1℃，腿部最大输出功率降低4％，并且已经证明了核心和肌肉温度和性能之间存在很强的相关性。这些影响在极端低温下尤其明显，例如在高海拔和北/南纬度地区经历的那些。

在寒冷的工作环境中，灵活性和肌肉性能的丧失也是一个重要问题。对于涉及体力劳动的工作尤其如此，例如建筑、运输和冷藏仓库。为了应对寒冷的环境，工人通常穿厚或多层衣服。然而，这可能进一步加剧灵活性的丧失，并且可能导致生产水平、舒适度和安全性降低。

已知提供加热的衣服以试图加热身体的特定区域。例如，WO 2005/119930描述了形成模塑加热元件并使用粘合剂或缝合将它们附接到衣服上，或者将它们保持在衣服的口袋内(参见WO 2005/119930的图7)。然而，模塑加热元件的使用会增加加热元件的体积，从而对包含这些元件的服装的柔韧性造成不利地影响。

另一种已知的加热衣服通过将常规的导线电阻加热器添加到衣服中。这种服装通常在所谓的“蛇形”路径中用平行的线紧密地缠绕在待加热的区域上，以便将供应的热量扩散到目标区域。然而，这些技术除了重且具有高功耗外，还易于在弯曲和一般使用期间产生热点，限制了这些加热器可安全实现的温度，它们的寿命和通常的耐磨性。

还已知包含编织导电纤维的可加热服装，其在施加电流时提供电阻加热。在这种服装中使用的纤维通常是金属(例如铜或镍铬合金丝)，或涂有导电(例如金属)材料的绝缘材料。这种材料制造困难且昂贵，并且这种纤维的使用会对服装的柔韧性和/或拉伸性产生不利影响。

然而，仍然需要开发改进的可加热服装和适于制造这种服装的织物。

发明内容

在第一方面，本发明提供一种可加热的服装，包括服装本体和粘附到服装本体的至少一部分上的加热垫，其中加热垫包括分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。

“粘附”是指加热垫直接或间接地粘合到服装本体上。也就是说，加热垫要么粘合到服装本体上而没有任何中间层(即“直接”粘附到表面上)，要么通过一个或多个中间层粘合到衣服本体上(即“间接地”粘附到表面上)。

“加热垫”是电加热垫，即在施加电流时能够产生热量的导电材料。加热垫采用粘附在服装本体表面上的一层或多层的形式。

“服装本体”是指形成服装结构的衣着材料，例如，一个或多个织物面板，连接(例如缝合)在一起成衣。

本发明的可加热的服装具有许多有利的特征。

首先，可加热的服装提供了一种经济有效且简单的加热身体的方式。特别地，加热垫由碳(石墨烯颗粒形式)和聚合物制成，与基于例如银等金属的已知加热垫相比，其成本相对较低。

其次，石墨烯颗粒表现高导电性，这意味着它们可以在聚合物基质材料中以相对低的负载水平形成适当导电的加热垫。这些低负载水平意味着加热垫的机械性能可以由相对更柔韧的聚合物基质材料支配，而不是较低柔韧性的石墨烯颗粒。与相对较大的颗粒相比，小尺寸的石墨烯颗粒还减少了颗粒对加热垫的机械性能的影响。

第三，将加热垫粘附到服装本体有助于加热垫弯曲并适应服装的变形，同时保持加热垫与服装的穿着者紧密接近。这种布置能够比例如其加热垫保持在织物口袋内的服装更有效，其中服装的变形不容易转化为加热垫的变形，因此服装的变形会导致加热垫不符合服装的穿着者。

将加热垫粘附到服装本体上也允许相对紧凑的结构。例如，服装本体为加热垫提供结构加固，这意味着它可以制成比加热垫相对更薄，加热垫简单地缝在服装上或放在口袋或小袋中。

第四，可加热的服装的结构相对简单。例如，该结构避免了将导电纤维形成到服装本身的织物中的需要，并且避免了在服装中形成单独的小袋或口袋以便结合加热垫的需要。

第五，基于石墨烯的加热垫即使在弯曲时也可以对施加的电压具有快速的温度响应和良好的热稳定性。例如，发明人已经发现，本发明中使用的基于石墨烯的加热垫可以在大约20秒后稳定在平衡温度下，并且在电压被移除的几秒钟内冷却。这很可能是由于石墨烯纳米颗粒具有优异的导热性能。这允许更高的温度安全地应用于动物，具有降低的燃烧风险，因为通过降低施加的电压可以迅速降低突然的温度升高。

第六，由于能够向区域提供更均一/均匀的热量，因此与传统的蛇形线加热器相比，石墨烯加热垫的热分布的均匀性得到改善。这再次允许更安全和更可控地将热量施加于动物上，因为它降低了形成热点的可能性。

此外，由于分散在聚合物基质中的石墨烯颗粒具有优异电学和热学特性，加热垫的功率要求相对较低。这意味着加热垫可以使用小巧、轻便(因此易于运输)、持久的电源供电，从而改善加热的服装的“耐磨性”和可用性。因此，可加热的服装可用于不适合以前的可加热的服装的应用。对于高性能运动应用更是如此，其中加热***提供的益处可以容易地被与***的尺寸和重量相关的缺点所抵消。

该服装供动物使用。动物可以是例如人或其他哺乳动物(例如狗或马)。对于相关动物，可加热的服装优选可加热至体温，或刚好高于体温。例如，当可加热的服装供哺乳动物使用时，服装优选可加热至35℃至45℃的温度范围(在人使用服装的情况下为约37℃)。

加热垫

优选地，加热垫是(直接或间接)粘合到服装本体的可加热涂层。可加热涂层形式的加热垫可以比随后粘附到服装上的模塑制品形式的加热垫相对更薄。有利地，减小加热垫的厚度有助于改善垫的柔韧性和可拉伸性。优选地，可加热涂层直接粘合到服装本体上，因为这导致特别紧凑的结构。

最优选地，加热垫为或包括一层或多层导电油墨，所述导电油墨包含聚合物基质材料中的石墨烯颗粒，所述聚合物基质材料已应用到服装本体的一部分上。优选地，导电油墨直接应用到服装本体上，因为油墨在固化时直接粘附到服装表面而不需要单独的粘合剂。有利地，其中导电油墨应用到服装本体上的服装可以制造得相对紧凑，因此对服装的机械性能的影响最小。此外，加热垫可以通过将油墨施加到感兴趣的区域来形成，在应用到服装之前，与必须以所需形状和尺寸将加热垫作为单独部件进行制造相比，这是相对简单的。

在施加电流时加热垫通过电阻加热产生热量。产生的热量由以下关系决定：功率＝V²/R.

为了通过合适的电源实现安全和有用的温度，加热垫的电阻通常为500Ω或更低、400Ω或更低、300Ω或更低、200Ω或更低、150Ω或更低、100Ω或更低、75Ω或更低、50Ω或更低、40Ω或更低、30Ω或更低、20Ω或更低、15Ω或更低、或10Ω或更低。有利地，较小的电阻需要较低的电压以实现所需的功率水平，因此可以使低压电池供电，这可以提高安全性并减少可加热的服装的重量和体积。

薄层电阻可以是为如200Ω/平方或更小、150Ω/平方或更小、100Ω/平方或更小、75Ω/平方或更小、50Ω/平方或更小、40Ω/平方或更小、30Ω/平方或更小、或20Ω/平方或更小。

用于本发明的加热垫可以是单层导电材料，或由多个(例如2、3、4或5)叠层导电材料形成。覆盖/印刷多个叠层从而形成加热垫可以导致比覆盖/印刷相同总厚度的单层具有更均匀的厚度(且因此更均匀的加热)。

加热垫的平均(平均的)厚度(即加热垫的底表面与加热垫的顶表面之间的平均距离)可以为，例如小于300μm、小于200μm、小于150μm，优选小于100μm或小于75μm。加热垫的平均厚度的下限可以为，例如1μm、3μm、5μm或10μm。优选地，平均厚度为1至100μm，更优选为1至75μm。在加热垫由多个层形成的情况下，每个层可以具有例如50μm、25μm、15μm、10μm或5μm的最大平均厚度。最小平均厚度可以为，例如0.5μm、1μm、3μm或5μm。优选地，每层的平均厚度为1至15μm。有利地，这种厚度允许加热垫易于变形，并且为所需的加热提供足够的电阻，同时允许产生相对薄的装置。

加热垫可以采用延伸穿过服装本体表面的线、片或贴片的形式。片材的表面积可以为，例如0.5cm²或更大、1cm²或更大、2cm²或更大、3cm²或更大、5cm²或更大、10cm²或更大、15cm²或更大、或20cm²或更大。

加热垫可以位于服装的外部/外面。有利地，在这样的实施例中，服装本体可以使使用者与加热垫电绝缘，同时仍然允许热量通过服装本体传递。

或者，加热垫可以位于服装的内部/内面，使得其在使用中面向穿着者的身体。有利地，这可以使加热垫更靠近穿着者，而不是使用服装本体外部的加热垫。

另一种替代方案是将加热垫粘附在服装本体内。

可加热的服装可包括一个以上的上述加热垫，例如2、3、4、5、6、7、8、9或10个加热垫。例如，可加热的服装可具有多个加热垫，其针对身体的不同肌肉群或身体的不同血管。

石墨烯颗粒

用于本发明的加热垫包括或基本上由分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒组成。石墨烯颗粒是导电的，并且允许通过电阻(焦耳)加热来加热加热垫。

石墨烯颗粒可以随机分散在聚合物基质材料中。以这种形式而不是以例如以包裹在聚合物基质材料内的编织碳微纤维片的形式提供碳简化了制造并降低了费用。此外，石墨烯颗粒的传导性(其高于例如炭黑和石墨)意味着可以以相对低的负载形成导电加热垫。另外，使用这种形式的碳颗粒允许使用覆盖(例如印刷)技术应用到加热垫中，与使用编织碳微纤维相比，这简化了制造，特别是当用于在服装本体上形成复杂形状时。

适当地，石墨烯颗粒具有高纵横比。有利地，具有高纵横比的石墨烯颗粒可以在相对低的负载水平下形成导电路径，有助于改善加热垫的柔性。

石墨烯颗粒(可以称为“石墨烯-材料颗粒”或“石墨烯基颗粒”)可以采用单层石墨烯(即单层碳)或多层石墨烯(即由多层堆叠石墨烯层组成的颗粒)的形式。多层石墨烯颗粒的每个颗粒可具有例如平均(均值)2至100个石墨烯层。当石墨烯颗粒每个颗粒具有2至5个石墨烯层时，它们可以被称为“少层石墨烯”。

有利地，这些形式的碳纳米颗粒提供极高纵横比的导电颗粒。这种高纵横比允许在相对低的负载水平下形成导电路径，减小由碳纳米颗粒占据的加热垫的体积，从而增加加热垫的柔性/拉伸性。

石墨烯颗粒可以采用多层石墨烯材料的板/薄片/片/带的形式，在本文中称为“石墨烯片状纳米颗粒”(“纳米”前缀指示厚度，而不是横向尺寸)。

石墨烯片状纳米颗粒可具有小于100nm的片厚度和垂直于厚度的主要尺寸(长度或宽度)。片厚度优选小于70nm、优选小于50nm、优选小于30nm、优选小于20nm、优选小于10nm、优选小于5nm。主要尺寸优选为至少10倍、更优选至少100倍、更优选至少1,000倍、更优选至少10,000倍的厚度。长度可以是宽度的至少1倍、至少2倍、至少3倍、至少5倍或至少10倍。

石墨烯颗粒在聚合物基质材料中的负载量可以为，例如加热垫的总重量的0.25wt.％或更多、0.5wt.％或更多、1wt.％或更多、2wt.％或更多、5wt.％或更多、10wt.％或更多、15wt.％或更多、20wt.％或更多、30wt.％或更多、40wt.％或更多、50wt.％或更多或60wt.％或更多。在聚合物基质材料中石墨烯颗粒的负载上限可以为例如，1wt.％、2wt.％、5wt.％、10wt.％、15wt.％、20wt.％、30wt.％、40wt.％、50wt.％、或60wt.％或70wt.％。如果石墨烯颗粒的负载量太低，则加热垫的电阻将很高，需要更大的电压才能达到所需的温度。如果负载量太高，则这对加热垫的机械性能(特别是柔韧性和拉伸性)造成不利影响，并因此影响可加热织物的机械性能。由于这些原因，石墨烯颗粒的负载量优选在例如5至50wt.％、10至40wt.％或20至40wt.％的范围内。

石墨烯颗粒优选均匀地分散在整个聚合物基质材料中，因为材料的聚集体(团块)可降低使用中的织物加热均匀性。然而，实现石墨烯颗粒的适当均匀分散并不简单，因为这种颗粒具有强烈的聚集倾向，并且难以分散在溶剂和聚合物材料中。

优选地，石墨烯颗粒是官能化石墨烯颗粒，例如官能化石墨烯或官能化石墨烯片状纳米颗粒。也就是说，石墨烯颗粒包含官能团，其改善纳米颗粒对用于形成加热垫的溶剂和/或聚合物基质材料的亲和性，这样就可以实现更均匀的颗粒分布。例如，石墨烯颗粒可以是氧官能化的、羟基官能化的、羧基官能化的、羰基官能化的、胺官能化的、酰胺官能化的或卤素官能化的。

优选地，官能化石墨烯颗粒是等离子体官能化石墨烯颗粒(即，已经使用基于等离子体的方法官能化的颗粒)。有利地，等离子体官能化的石墨烯颗粒可以显示高水平的官能化和均匀官能化。

特别地，本发明人已经发现，当在低压等离子体中使用搅拌制备石墨烯颗粒时，如WO2010/142953和WO2012/076853中所述，它们容易以能够在溶剂中分散，随后分散在聚合物基质中、或者直接在聚合物熔体中的形式获得，在良好的均匀性和水平上超过上述目的。这与用于石墨烯颗粒分离和官能化的常规方法形成对比，常规方法是极端的且难以控制的，并且对颗粒本身是有害的。

具体地，使用颗粒处理方法处理起始碳材料-尤其是石墨碳体，用于分解、解聚、剥离、清洁或功能化颗粒，其中用于处理的颗粒在处理室中经受等离子体处理和搅拌。优选地，处理室是旋转容器或鼓。优选地，处理室包含或包括多个导电固体接触体或接触结构，颗粒与所述接触体或接触结构一起搅拌并与处理室中的等离子体接触。

待处理的颗粒是碳颗粒，例如由石墨或其他纳米颗粒组成，或包含石墨或其他纳米颗粒的颗粒。

优选地，接触体可在处理室中移动。处理室可以是鼓，优选为可旋转的鼓，其中多个接触体与待处理的颗粒一起翻滚或搅动。处理容器的壁可以是导电的并且形成延伸到处理室的内部空间中的电极的反电极。

在处理期间，理想的是在接触体或接触结构的表面上形成等离子体。

合适的接触体是金属球或金属覆盖的球。接触体或接触结构可以成形为具有直径的形状，并且直径理想地为至少1mm且不大于60mm。

处理容器中的压力通常小于500Pa。理想地，在处理期间，将气体供给处理室，并通过过滤器从处理室中除去气体。也就是说，如果需要的话，它被送入以保持化学成分和/或避免污染的积聚。

经处理的材料，即由处理产生的颗粒或分散的、解聚的或剥落的组分，可以通过等离子体形成的气体的组分进行化学官能化，在它们的表面上形成例如羧基、羰基、羟基、胺、酰胺或卤素官能团。处理室中的等离子体形成气体可以为或包括例如氧、水、过氧化氢、醇、氮、氨、含氨基的有机化合物、卤素如氟、卤代烃如CF₄和惰性气体中的任一种。氧官能化材料、在氧中处理的等离子体或含氧气体是特别优选的。

另外或替代地，可以使用在上述WO2010/142953和WO2012/076853中公开的任何其他处理条件。或者，官能化和/或解聚碳颗粒的其他方法可用于本发明的方法和材料，尽管我们非常倾向于经等离子体处理的材料。

出于本发明的目的，选择石墨烯颗粒的化学官能化的类型和程度，以在预期的负载下与所选择的聚合物基质材料有效相容。常规实验可能有效地确定这一点。

其他形式的导电颗粒填料可以与石墨烯颗粒一起用在加热垫中。例如，加热垫还可包括碳纳米管(单壁或多壁)、炭黑或金属颗粒(例如银颗粒)。

聚合物基质材料

适当地，加热垫的聚合物基质材料是弹性材料。弹性材料的具体选择不受特别限制，只要其在服装的正常操作条件下可充分弹性变形，并将石墨烯颗粒保持在适当位置(使得石墨烯颗粒的分布不随时间改变)即可。

合适的材料包括，例如，乙烯基聚合物(包括氯乙烯、乙酸乙烯酯和乙烯醇聚合物或共聚物)、聚酯聚合物、苯氧基聚合物、环氧聚合物、丙烯酸聚合物、聚酰胺聚合物、聚丙烯、聚乙烯、硅树脂、弹性体如天然和合成橡胶包括苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氯丁二烯(氯丁橡胶)、丁腈橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶、顺式-1,4-聚异戊二烯、乙烯-丙烯三元共聚物(EPDM橡胶)和聚氨酯(聚氨酯橡胶)。聚合物基质材料可以是例如氯乙烯、乙酸乙烯酯和/或乙烯醇的共聚物。

聚合物基质材料可以是热塑性材料。或者，聚合物基质材料可以是热固性材料。

聚合物基质材料可包含或为聚氨酯，例如热塑性聚氨酯弹性体。有利地，本发明人发现使用聚氨酯(特别是热塑性聚氨酯弹性体)作为聚合物基质材料能够生产出具有良好机械性能，特别是良好柔韧性水平的加热垫。这有助于加热垫在使用期间与服装的穿着者的身体贴合。

服装本体

粘附有加热垫的服装本体的部分由衣服材料制成，优选地为织物。织物可以是由纤维/纱线形成的编织物，钩编物，针织物或非编织物。优选地，织物为编织物。

粘附有加热垫的服装本体的部分可以由天然或合成材料形成。例如，所述服装本体的部分可包括天然纤维(例如棉、羊毛、亚麻、丝)或天然材料如皮革，或由其组成。另外地或替代地，所述服装本体的部分可包括合成纤维(聚酯纤维，聚酯-聚氨酯共聚物，例如丙烯酸纤维和聚酰胺纤维，例如尼龙)，或非泡沫或(更优选地)泡沫聚合物如氯丁橡胶，或由其组成。

优选地，服装本体是柔韧性的(即能够弯曲并恢复到其原始形状而不会断裂)。任选地，服装本体是可拉伸的(即能够做得更长或更宽而不会撕裂或破裂)。由柔性和/或可拉伸材料形成的服装能够在使用者移动时贴合使用者的身体。

优选地，服装本体对用于形成加热垫的材料(例如导电油墨)是可渗透的，使得所述材料在形成期间渗透/渗入到服装本体中。例如，服装本体可以由编织或非编织物制成，加热垫在构造期间通过该织物渗透。这可以确保加热垫和服装本体之间的良好结合。

当服装本体由纤维/纱线制成时，纤维/纱线可以透过用于形成加热垫的材料(例如导电油墨)，使得所述材料在形成期间渗透/渗入到纤维/纱线中。同样，这确保了加热垫和服装本体之间的良好结合。

加热垫可以粘附到服装本体的可拆卸部分，即服装本体的一部分，其可以与服装本体的其他部分分离。在这种情况下，优选地，服装本体的可拆卸部分是可逆地可拆卸的。例如，加热垫可以设置在可拆卸的带子或垫上。服装本体的可拆卸部分可以通过可重复使用的紧固件保持在适当位置，例如钩环紧固件(如)、纽扣、按扣、带扣或拉链。有利地，这种布置可以允许更换加热垫(例如，当电源供应低，或者加热垫有故障时)或移除(例如用于清洁)。或者，加热垫可以粘附到服装本体的不可拆卸部分。

覆盖层

优选地，可加热的服装包括电绝缘的覆盖层，覆盖(例如，封装)并粘合到加热垫上。有利地，电绝缘覆盖层有助于改善可加热服装的机械性能。特别是，它减少了服装变形时加热垫破裂的发生。此外，电绝缘覆盖层有助于使使用者与加热垫电绝缘，并防止在加热垫的不同区域接触时形成短路(否则可能导致不均匀的加热)。此外，电绝缘覆盖层可以保护加热垫免受损坏，例如，在洗涤过程中水的破坏，并可实现更高的温度。

电绝缘覆盖层可以粘附到加热垫上。最优选地，电绝缘覆盖层被覆盖(例如印刷)在加热垫上。

优选地，电绝缘覆盖层由弹性材料形成，例如弹性聚合物。这允许覆盖层机械地适应服装的使用者移动，增加使用者的舒适度。

合适的材料包括，例如，乙烯基聚合物(包括氯乙烯、乙酸乙烯酯和乙烯醇的聚合物或共聚物)、聚酯聚合物、苯氧基聚合物、环氧聚合物、丙烯酸聚合物、聚酰胺聚合物、聚丙烯、聚乙烯、硅树脂、弹性体如天然和合成橡胶包括苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氯丁二烯(氯丁橡胶)、丁腈橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶、顺式-1,4-聚异戊二烯、乙烯-丙烯三元共聚物(EPDM橡胶)和聚氨酯(聚氨酯橡胶)。聚合物基质材料可以是，例如氯乙烯、乙酸乙烯酯和/或乙烯醇的共聚物。

优选地，电绝缘覆盖层由可涂覆材料形成，例如聚合物油墨。例如，该层可以由聚合物油墨形成，该聚合物油墨包含在液体增塑剂中的聚合物颗粒悬浮液(例如“-在液体增塑剂中的PVC颗粒悬浮液)，其可以印刷和固化，例如通过加热。

电绝缘覆盖层可包括聚氨酯或由聚氨酯形成，例如热塑性聚氨酯弹性体。有利地，本发明人已发现使用聚氨酯(特别是热塑性聚氨酯弹性体)作为电绝缘覆盖层生产出具有良好机械性能，特别是良好柔韧性的可加热服装。这有助于可加热的服装在使用期间符合服装使用者的身体。

电绝缘覆盖层可以是或包括硅橡胶，因为这可以提供优异的柔韧性和可变形性而不会破裂。

替代地或另外地，可加热服装可包括与加热垫下面(即在与提供加热垫的一侧的服装本体的相对侧上)的服装本体结合的电绝缘覆盖层。例如，可加热服装可具有电绝缘覆盖层，该电绝缘覆盖层在设有加热垫的服装本体的部分中结合到服装本体的两侧，使得加热垫和服装本体夹在电绝缘层之间。在这样的实施例中，覆盖层可以在加热垫周围形成防水密封。

中间层

可选地，可加热服装包括在服装本体和加热垫之间的中间层。在这种情况下，加热垫间接地粘附到服装本体上，加热垫粘附到中间层上，中间层本身粘附到服装本体上。有利地，中间层可以提供均匀的表面，用于将加热垫粘附到服装本体上。此外，当服装变形时，中间层可以减小加热垫上的机械应力，特别是对于纤维可以相对彼此移动的织物材料。

中间层可以直接覆盖(例如，印刷)在服装本体上。例如，可加热服装可具有覆盖在服装本体上的中间层，加热垫直接覆盖在中间层上。或者，中间层可以是预先成形的材料片，该材料片例如通过施用热量(如来自熨斗)粘附到可加热的服装上。

中间层可以是电绝缘中间层。

优选地，中间层由弹性材料形成，例如，弹性聚合物。合适的材料包括上述提到的用于覆盖层的材料。例如，中间层可以是或包括硅橡胶，因为这可以提供优异的柔韧性和可变形性而不会开裂。用于中间层的另一种优选材料是聚氨酯，例如热塑性聚氨酯弹性体。有利地，本发明人发现，包含由聚氨酯(特别是热塑性聚氨酯弹性体)形成的中间层导致可加热的服装具有良好的机械性能，特别是良好的柔韧性。这有助于可加热的服装在使用期间符合服装穿着者的身体。

在包括电绝缘覆盖层和中间层的实施例中，所述两个层可以由相同的材料制成，例如，硅橡胶或优选聚氨酯。在两层均由聚氨酯(例如热塑性聚氨酯)形成的情况下，可加热的服装可具有特别好的机械性能(特别是柔韧性和顺应性)。

在包括电绝缘覆盖层和中间层的实施例中，电绝缘覆盖层和中间层可以包裹加热垫。在这种情况下，电绝缘覆盖层和中间层可以在加热垫周围形成防水密封。

中间层可以是多孔的/可渗透的。这可以允许水被中间层吸收，这可以有助于通过“毛细作用”从使用者身上吸收水分(例如汗液)。有利地，允许液体如汗液进入中间层可有助于改善中间层的导热性。

热反射层

可选地，服装可包括热反射层，以将加热垫产生的热量导向身体。例如，服装可在服装的外部具有金属箔(例如铝箔)，以将来自加热垫的热量反射至身体。

电连接器

可加热的服装可包括在加热垫上(例如邻接/覆盖)的电连接器，以便于连接电源。例如，可加热的服装可在加热垫上包括一个或多个金属(例如银)区域，以便于向加热垫供电。有利地，这些电连接器可以简化对加热垫的供电，并且可以降低加热垫的电阻。

一个或多个电连接器可以采用点或线/轨道的形式，可选地形成图案。例如，电连接器可以采用间隔线的形式。

电源

本发明的可加热的服装可连接到电源。可加热的服装可以包括电源，或可以在没有安装电源的情况下供应。

电源可以是电池(例如纽扣电池)或超级电容器。

优选地，采用电源施加电力时，可加热的服装可加热到相关动物的体温。对于哺乳动物，这意味着加热器可加热到35℃至45℃的温度范围内(在人用织物的情况下为～37℃)。为避免疑义，上述温度是指可加热服装本身的温度(与可加热服装一定距离处的温度相反)，例如通过热成像相机测量。

由电源供电时，加热器可达到的最高温度可以是正常体温的200％或更低、正常体温的175％或更低、正常体温的150％或更低、正常体温的125％或更低、或正常体温的110％或更低(以基于℃表示的体温计算)。例如，由电源供应时，加热器可达到的最高温度可为70℃或更低、60℃或更低、55℃或更低、50℃或更低、45℃或更低、或40℃或更低。这些值基于设备的正常操作(与设备发生故障时的温度相反)。有利地，设计可加热服装，使其最高温度在上述范围内，或者防止可加热服装对服装穿着者可能造成的损坏。

最优选地，可加热服装可加热到恰好低于(例如，低<2℃，例如低1-2℃)皮肤发生热烧伤的温度。例如，在人类中，优选可加热服装可加热至42至43℃的温度(刚好低于人体皮肤的44℃的热烧伤的温度)。可加热的服装可以构造成使得服装可以被加热的最高温度恰好低于皮肤发生热烧伤的温度，例如，低于热烧伤温度0.5至5℃，优选低于1至3℃，更多优选低于1至2℃。

在包括电绝缘覆盖层的实施例中，所述层可以覆盖电源。在加热垫由电绝缘覆盖层和/或中间层包裹的实施例中，所述层也可以包裹电源。在这种情况下，电绝缘覆盖层和/或中间层可以在加热垫和电源周围形成防水密封。在这样的实施例中，电源可以通过电感应可再充电。

控制

可加热的服装可包括温度控制***，以控制加热垫的温度。例如，控制***可以允许调节提供给加热垫的功率量，例如，以阶梯式或连续的方式。这可以控制加热垫的接通和断开和/或低功率和高功率设置之间的切换。

在可加热服装包括多个加热垫的实施例中，控制***可以允许独立控制加热垫的每个或子区域的温度。例如，在包括针对不同肌肉群的多个加热垫的可加热服装中，控制***可以允许加热垫的温度根据肌肉群独立调节。

控制***可以包括用于用户调节加热垫的温度的界面(例如按钮，开关或拨号盘)。另外或替代地，控制***可以是可编程的，以根据预定程序调节功率水平。以这种方式，由可加热服装提供的加热可以针对特定个人或应用进行定制。

优选地，控制***被配置成使得加热垫的温度不会超过某个阈值(如上述温度范围)。此外，控制***可以包括截止功能，其在达到特定温度时减少或停止供电。

控制***可以被配置成通过电压调节，正温度系数(PTC)热敏电阻或通过改变电源的占空比来控制加热垫的温度。

服装类型

可加热的服装可以是供人类使用的服装，例如外衣、内衣、短袖、围巾、鞋类或头饰。

例如，服装可以是上身衣物(例如背心、毛线衫、短袖T恤、长袖T恤、夹克)、下身(例如短裤、裤子、袜类/袜子例如长袜)、内衣(例如内裤、筒袜)、单件(例如泳衣、紧身衣)、鞋(例如运动鞋、靴子)、皮带或带(例如腕带、或带子/皮带，其可固定在使用者上，例如使用如魔术贴等固定装置)、头饰(例如帽子、头盔或头带)、手套(例如骑行手套、棒球手套)、潜水服或干式潜水服。上述术语基于英国英语惯用法，技术人员应当理解，在其他英语国家例如美国，上述某些术语可能会有不同的名称。

最优选地，该制品是运动服装。

适当地，加热垫定位在服装上，以便向身体的一个或多个特定区域提供热量，例如特定肌肉、血管部分、韧带、腱、关节或器官。

该服装可以供人使用，其在穿着时覆盖使用者的手腕(例如，长袖衬衫，长袖T恤，长袖夹克；腕带；或手套)，其中具有至少一个加热垫覆盖手腕。在这种服装中，加热垫优选地覆盖在手腕的前部(即手掌侧或下侧)，由于薄的皮肤覆盖了该区域的主要血管，因此对身体的这一部位进行加热对提高手部的温度特别有效。

例如，服装可以是手套或腕带，其具有覆盖腕部前部的加热垫，连接到覆盖腕部后部(即腕部背侧或背面)的电源。有利地，这种构造意味着电源对使用者几乎没有刺激，同时允许通过覆盖在手腕上的薄皮肤将加热血液至手。

该服装可包括供使用者手使用的口袋，其中加热垫包括在口袋的袋中。

该服装可以是一条裤子或短裤，其中加热垫针对腿部的特定区域，例如大腿，腿筋和/或小腿。

该服装可以是上身，具有针对手臂和躯干的特定区域的加热垫，例如手腕、肱二头肌、肱三头肌、肩膀、背部和/或胸肌。

服装可以是带子/皮带/衣带，其可以连接到(例如缠绕)身体的特定部分。这种服装可以通过合适的紧固件连接到身体上，例如钩环紧固件(例如 )、纽扣、按扣、带扣或拉链。有利地，这种服装可以在身体的不同部分之间移动，使其特别适用于针对紧绷或受伤的肌肉。

该服装可以用于非人类应用，例如鞍褥或狗夹克。

在第二方面，本发明包括可加热的床上用品，其包括床上用品本体和粘附到床上用品本体的至少一部分的加热垫，其中加热垫包括分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。床上用品可以是，例如毯子、床单、羽绒被、棉被或睡袋。可加热的床上用品可具有上述关于第一方面所讨论的任何特征。

可加热织物

在第三方面，本发明提供一种可加热织物，其适用于形成第一方面的可加热的服装或第二方面的可加热的床上用品，包括粘附到织物基材的至少一部分上的加热垫，其中加热垫包括分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。

优选地，加热垫是(直接或间接地)粘合到织物基材上的可加热覆盖层。可加热覆盖层形式的加热垫可以比模制制品形式的加热垫相对更薄，随后将加热垫粘附到织物基材上。有利地，减小加热垫的厚度有助于改善垫的柔韧性和可拉伸性。优选地，可加热覆盖层直接粘合到织物基材上，因为这导致特别紧凑的结构。

最优选地，加热垫是或包括导电油墨层，该石墨层包含已应用于织物基材的一部分上的聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。在这种情况下，当油墨固化时，其以直接粘附到织物基材上，而不需要单独的粘合剂。有利地，可以使将导电油墨施用到织物基材上的织物做得相对紧凑。

优选地，可加热织物包括电绝缘覆盖层，覆盖(例如，包裹)加热垫。覆盖层可以具有上述覆盖层的任何可选或优选的特征。

织物基材可以是编织或非编织织物。制造这种织物的纤维可以是天然或合成纤维，例如棉、羊毛、亚麻、丝、聚酯、聚酯-聚氨酯共聚物，丙烯酸或聚酰胺。

可加热织物的组分可具有上文关于服装本体提及的任何任选或优选特征。

制造方法

在第四方面，本发明提供一种制造可加热服装的方法，包括：

-提供衣服材料；和

-将一层或多层导电材料沉积到衣服材料的至少一部分上以形成加热垫；

其中导电材料包括分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。

在衣服材料上沉积一层或多层导电材料的步骤优选包括在导电材料上沉积(覆盖)导电油墨。合适的沉积技术包括例如棒涂，丝网印刷(包括旋转丝网印刷)、苯胺印刷、轮转凹版印刷、喷墨、移印和胶版印刷。导电油墨包括分散在溶剂和聚合物材料中的石墨烯颗粒。

当印刷多层导电油墨时，优选在添加后续层之前干燥每层。在施加每个导电油墨层之后可以加热该装置以加速油墨的干燥。

当使用导电油墨时，该方法优选包括制备用于印刷的油墨的步骤。该制备步骤可以包括对油墨进行混合或均质化以使石墨烯颗粒均匀地分布在油墨的聚合物粘合剂中。优选地，制备步骤包括使对油墨进行均匀化，因为发明人已经发现这确保了碳纳米颗粒的均匀分布并且可以有助于破坏油墨中纳米颗粒的聚集体。可以使用例如三辊磨机或转子-定子均化器来实现合适的均质。

该方法可以在预成型的服装上施用，在这种情况下，该方法涉及：

-提供由衣服材料形成的服装本体；和

-将一层或多层导电材料沉积到服装本体的至少一部分上以形成加热垫。

或者，可以在沉积导电材料之后形成服装，在这种情况下，该方法包括：

-提供衣服材料；

-将一层或多层导电材料沉积到衣服材料的至少一部分上以形成加热垫；

-将衣服材料制成服装。

当导电材料是导电油墨时，优选地，所述导电油墨可渗透衣服材料(即，渗透到衣服材料内，在衣服的表面之外)。这可以改善衣服材料和加热垫之间的粘合。

在这样的实施方案中，该方法优选涉及：

-提供衣服材料；

-将导电油墨(如上所述)沉积到衣服材料的至少一部分上，并使油墨至少部分地渗透(即浸入)到衣服材料中；

-去除衣服材料上多余的油墨；

-固化油墨以形成第一层导电材料；和

-任选地，将另外层导电材料沉积在第一层导电材料上。

允许导电油墨部分渗透到衣服材料中有助于确保衣服材料和加热垫之间的良好粘合。

允许油墨渗透到衣服材料中的时间(“油墨渗透时间”)将根据衣服材料的类型和导电油墨的类型而变化。油墨渗透时间可以是，例如，10秒或更长、20秒或更长、30秒或更长、1分钟或更长、2分钟或更长、3分钟或更长、5分钟或更长、10分钟或更长、20分钟或更长、或30分钟或更长时间。

油墨可渗透到平均(平均的)深度为，例如0.2μm或更大、0.5μm或更大、1μm或更大、2μm或更大、3μm或更大、4μm或更大、5μm或更大、8μm或更大、10μm或更大、25μm或更大、50μm或更大、或100μm或更大。油墨的平均(均值)渗透深度的上限可以为，例如100μm，250μm或500μm。

油墨可以渗透到平均(均值)深度，其相当于衣服材料总厚度(在油墨渗透区域测量)的5％或更多、10％或更多、25％或更多、40％或更多、50％或更多、或75％或更多。例如，油墨可以渗透到平均(均值)深度，其相当于衣服材料总厚度的5-75％、10-50％或10-25％。

当导电材料为导电油墨时，衣服材料优选渗透到与导电油墨相容(例如混溶)的溶剂中，并且在导电油墨沉积之前，用所述溶剂润湿衣物材料。

例如，该方法可能涉及：

-提供衣服材料；

-将溶剂沉积在衣服材料的至少一部分上，并使溶剂至少部分地渗透衣服材料，以便形成湿润的衣服材料；

-将导电油墨(如上所述)沉积在湿润的衣服材料上；

-任选地，允许油墨至少部分地渗透衣服材料；

-去除衣服材料上多余的油墨；和

-固化油墨以形成第一层导电材料；和

-任选地，将另外层导电材料沉积在第一层导电材料上。

发明人已经发现，在施用导电油墨之前用溶剂“润湿”衣服材料有助于改善导电油墨渗透/渗入到衣服材料中，从而改善加热垫与衣服材料的粘合。

溶剂可以为与导电油墨混溶的有机溶剂。溶剂可选自例如醇、醚和酯。具体实例包括，例如，醛醇，如双丙酮醇(4-羟基-4-甲基戊-2-酮)；二甲酯，包括二甲酯的混合物(例如，“伊斯特索尔^TM(Estasol^TM)”-己二酸、戊二酸和琥珀酸的二甲酯的混合物)；或二醇醚，如二丙二醇单甲醚。

溶剂渗透到衣服材料中的时间(“溶剂渗透时间”)将根据衣服材料的类型和导电油墨的类型而变化。油墨渗透时间可以是，例如，10秒或更长、20秒或更长、30秒或更长、1分钟或更长、2分钟或更长、3分钟或更长、5分钟或更长、10分钟或更长、20分钟或更长、或30分钟或更长时间。在施用导电油墨之前，溶剂可以留下足够的时间使其渗透(浸透)衣服材料的整个厚度。

优选地，在导电材料的沉积期间例如通过使用拉幅机使衣服材料保持拉紧。特别地，当衣服材料为可拉伸时，优选地，在导电材料的沉积期间材料处于拉伸(例如部分拉伸)状态，因为这可以允许导电材料的更均匀的沉积。

上述方法还可以包括在衣服材料上沉积一层弹性体材料，以提供用于随后沉积导电材料的表面。这样的层相当于上述讨论的“中间层”，并且可以具有上述关于中间层描述的任何特征。该弹性体材料可以覆盖在衣服材料上。或者，弹性体材料可以是预成形片，其例如通过施加热量(例如熨斗)粘附到衣服材料上。

上述方法还可以涉及在加热垫上沉积电绝缘覆盖层。这种电绝缘覆盖层可以具有上述关于本发明第一方面所述的任何特征。可以在加热垫上涂覆电绝缘覆盖层。

在第五方面，本发明提供一种形成可加热织物的方法，包括：

-提供织物基材；和

-用加热垫覆盖(例如印刷)织物基材的至少一部分，其中加热垫包括分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。

形成可加热织物的方法可具有上述用于形成可加热服装的任何可选和优选特征。例如，该方法可以包括在形成加热垫之后施加(例如覆盖/印刷)电绝缘涂层和/或在施加导电之前在衣服材料上施加(例如涂布印刷)中间层的步骤材料。

本发明还提供了按照与上述可加热服装相似的方法形成可加热床上用品的方法。

附图的简要说明

本发明的实施例将仅通过示例来描述，参考附图，其中：

图1A和1B分别是本发明的长袖运动背背心的前视图和后视图，其具有粘附到服装手腕区域和背面的加热垫；

图2A和2B分别是本发明的腕带的前视图和后视图；

图3和4是本发明的服装的横截面图，显示了用导电油墨套印的编织织物；

图5是本发明的服装的横截面图，显示出用导电油墨套印的编织织物，该导电油墨渗透到织物和构成该织物的单独纱线；

图6是本发明的服装的横截面图，示出用双层加热垫套印的编织织物，该两层加热垫渗透到织物，但不到构成织物的单独纱线；

图7是本发明的服装的横截面图，其具有包裹在电绝缘硅树脂层内的加热垫；

图8是本发明的服装的横截面图，该服装具有印刷在中间硅树脂层上的加热垫。

图9是本发明的服装的横截面图，该服装具有包裹在热塑性聚氨酯层内的加热垫；

图10是显示导电油墨层数增加对薄层电阻影响的曲线图。

图11是显示在加热垫上添加银触点的效果曲线图。

图12和13显示在经历变形之前(图12)和之后(图13)通过不同织物上的加热垫实现的温度；和

图14显示使用不同印刷技术对加热垫性能的影响。

详细说明

图1和2显示本发明的服装，其能够通过手腕的前部加热使用者的血液。

图1A显示由轻质柔性织物基材3形成的长袖运动背心1(服装本体)。背心的每个臂上的手腕区域包括加热垫5，加热垫5被定位成能够在正常使用期间覆盖手腕的前部。通过将单层导电油墨(包括分散在聚合物粘合剂和溶剂中的石墨烯片状纳米颗粒)覆盖到服装外部的相关部分上，并使油墨固化，形成加热垫5。加热垫被硅树脂弹性体层覆盖，以改善油墨的热性能，并使穿着者与加热垫电绝缘。

加热垫通过导电轨道7连接到服装后部的纽扣型电池9，如图1B所示。在这种情况下，轨道由用于形成加热垫的相同导电油墨形成，但它们也可以由银轨道形成，或者通过将导电线(例如铜线)缝合到织物材料中。服装的后部还包括与加热垫5具有相同结构的背部加热垫11，其通过碳轨道13连接到相同的电池。

图2A和2B显示由柔韧的和可拉伸的织物基材103形成的可加热的腕带101。在使用中位于使用者手腕前部上的腕带前部(图2A所示)包括加热垫105，加热垫105通过导电轨道107连接到腕带后部的纽扣型电池(如图2B所示)。加热垫以与图1A和1B所示的背心中的加热垫相同的方式形成，并以相同的方式覆盖有硅树脂包裹层。

图3至7提供了编织织物的特写的横截面视图，显示出本发明的可加热服装的不同结构，其中导电油墨直接粘合到织物上。

图3显示了具有经纱203和纬纱205的非渗透性织物，其覆盖有由单层导电油墨207形成的加热垫。图4显示与图3相同的结构，但具有明显更厚的导电油墨层207a。图5示出了覆盖在可渗透织物上的导电油墨层207b，其中在固化之前，导电油墨207b被允许渗透织物并进入织物的单个纱线中，在导电油墨207b和织物之间形成牢固的粘合。图6和7示出了另一种替代结构，其中在固化之前一层导电油墨207c被允许渗透织物(但没有渗透单根纱线)，然后覆盖第二层导电油墨209(图6)或包裹硅树脂层211(图7)。

图8提供了编织织物的特写横截面图，其中织物在涂有单层导电油墨207d之前已被一层聚合物213(“中间”层)覆盖。在这种情况下，导电层207d间接地粘合到下面的织物基材上。图9显示出与图8类似的布置，其中在覆盖导电油墨207d之前允许第一层聚合物213(中间层)渗透到织物中，然后添加另一层聚合物215(电绝缘覆盖层)。以这种方式，导电油墨层207d完全包裹在聚合物内。在该具体实施方案中，聚合物213和聚合物215都是热塑性聚氨酯。

实验结果

实施例1

在第一组实验中，评估了将导电油墨直接印刷到织物上的可行性。

将包含碳纳米颗粒(包括官能化的石墨烯片状纳米颗粒(GNP)(海代尔石墨烯工业公司(Haydale Graphene Industries plc))的高百分比导电油墨棒涂在棉织物上，以评估在印刷时油墨是否仍然是导电的。

使用胶带将织物拉伸并固定到位，以使印刷过程中的拉伸最小化。施加单层油墨，随后取出样品并在烘箱中干燥。一旦干燥后，使用电压表测试样品的电导率。电阻的存在证明油墨是导电的。样品被弄皱，然后再测试。它仍然导电。

这些结果表明，导电碳墨可以成功地印刷到纺织品上，并且可以经受揉搓试验和拉伸。

实施例2

在第二组实验中，评估了碳负载对性能的影响。

通过使用包含官能化GNPs(海代尔石墨烯工业公司)的碳纳米颗粒的导电油墨棒涂棉织物样品来生产“较高碳含量”的可加热织物。油墨在100℃的烘箱中干燥，然后用另外的油墨层套印。重复该过程以在聚酯/棉混纺织物(67％聚酯/33％棉)上生产三层加热垫。

接下来，用聚酯热塑性聚氨酯聚合物稀释导电油墨以降低碳含量，并且使用与“高碳含量”织物相同的方案生产“较低碳含量”的可加热织物。

在这两种情况下，得到的样品都是导电的柔性织物，其电阻值如下：

表1

	电阻(kΩ)
		实施例2A(较高碳含量油墨)	0.09
实施例2B(较低碳含量油墨)	77.2

这表明较高碳含量的油墨比较低碳含量的油墨明显更具导电性。

实施例3

在第三组实验中，评估织物基材对测量的电阻值的影响。使用比聚酯/棉织物更薄的，并且具有较低旦尼尔纤维和较低的线数的棉材料，重复实施例2制备“较低碳含量油墨”样品的方案。得到的样品显示出相当高的阻力，如表2所示：

表2

	电阻(kΩ)
		实施例2B(较厚的织物)	77.2
实施例3A(较薄的棉织物)	273.1

实施例4

在第四组实验中，评估了层数对电阻的影响。

在用54-64目网用高碳含量的油墨进行丝网印刷之前，将棉基材熨烫并固定到表面上。所得涂布的基材经100℃的烘箱五次。在适当的情况下重复该过程以建立更多层，小心地确保层之间的定位。然后使用四点探针测量样品的薄层电阻。

结果如图10所示，表明随着层数增加，薄层电阻降低，在一层和两层样品之间观察到最显著的电阻下降。

实施例5

在第五组实验中，评估提供银轨道对加热垫的电阻率影响。

在聚酯(100％聚酯)基材或聚酯/棉混纺(66％聚酯/33％棉)基材上形成加热垫。通过以5×5cm块的形式丝网印刷3、4或5层导电油墨制备垫，在施加每层后，样品在100℃下通过烘箱5次。为了提供电接触，通过模版涂漆方法将银轨道施加到方块的相对端。所得加热垫的电阻如图11所示。

这表明，由于改进的电子流入加热垫，提供银触点使样品的电阻率降低～8Ω。

实施例6

在第六组实验中，评估了提供电绝缘覆盖物的效果。

在聚酯，聚酯/棉混纺(67％聚酯，33％棉)或尼龙基材上形成加热垫。通过使用丝网印刷或棒涂法以5×5cm块的形式施用多层导电油墨来制备垫，在施加每层之后样品在100℃下通过烘箱五次。通过模板涂漆方法将银轨道施加到方块的相对端，以提供与加热垫的电接触。最后，在加热垫上和/或在加热垫下面的织物背面上施加电绝缘的硅树脂或聚氨酯层。创建的确切样本总结在表3中：

表3

*SP＝丝网印刷，BC＝棒涂

然后通过银触点从3V电源向样品供电，并使用热成像相机监测样品的温度。每30秒测量峰值温度以评估样品的加热性能。得到的电阻值如图12所示。

结果表明，在3V电压下，所有加热器在供电的前30秒内达到35℃以上的温度，并且最终在90秒内都达到了37℃的目标温度(人体温度-由图12中的直线表示)。温度升高的速度意味着由织物形成的服装将相对较快地达到有用温度，但不会太快以至于如果加热垫变得不舒服，使用者将无法做出反应，从而降低了发生烧伤的危险。最好性能的加热器都是硅树脂包裹的，且有≥4层油墨。从热成像相机的图像显示在每个加热垫上具有相对均匀的温度分布。

接下来，通过用手将样品弯曲穿过8cm直径的圆形棒200次来使样品变形，以模拟服装在使用期间可能经受的各种各样的应变。然后再次测量电阻值，并与变形前的值进行比较，以评估变形对热性能的影响。得到的电阻值如图13所示，与预变形值的比较如表4所示：

表4

除了样品6A显示所达到的温度略微增加外，加热器的变形导致所达到的最高温度略微降低。对于硅树脂包裹的样品6A和6D-6F，变形对加热器上的温度分布的均匀性几乎没有影响，尽管对于样品6B-6C观察到略微较大的均匀性下降。

这些结果表明，可以在织物上印刷单层或多层加热垫，并且这种加热垫在施加适度电压时可以在人体温度附近达到均匀的温度。结果还表明，将加热垫包裹在弹性材料中可以改善热性能，并改善加热垫对变形的稳健性。

实施例7

在第七组实验中，评估使用不同印刷技术的效果。

使用5cm×5cm×100μm模板，用导电油墨印刷织物(100％聚酯，或66％聚酯/33％棉混纺)。将油墨沉积在模版的空间内，通过在模版上吸出块除去多余的油墨，然后将油墨在130℃的烘箱中干燥5分钟以形成加热垫。使用胶带将织物保持在拉伸状态下进行印刷。然后将所得的固化油墨块沿着块的相对侧用银线印刷。油墨层均显示出良好的均匀性，在拉伸时表现出良好的柔韧性和抗开裂性。

进行了三种不同类型的印刷：

(i)在织物的两面进行手工印刷：

将第一层导电油墨施加到织物上并使其在130℃下干燥5分钟。然后翻转织物并用第二层导电油墨印刷，该第二层导电油墨直接覆盖在织物相对面的第一层上。

(ii)油墨浸泡技术

使用抹刀将厚的油墨层沉积在模板内的织物上，并允许油墨浸泡织物5分钟，然后除去多余的油墨，然后干燥油墨。

(iii)溶剂浸泡技术：

将织物用二丙酮醇浸泡，在潮湿时用导电油墨印刷。这有助于导电油墨在印刷过程中浸入到织物中，使得导电油墨浸透整个织物。

表5

实施例	织物	印刷类型
			7A	聚酯	两面
7B	聚酯	两面
			7C	聚酯/棉	两面
7D	聚酯/棉	两面
			7E	聚酯	油墨浸泡
7F	聚酯/棉	油墨浸泡
			7G	聚酯	溶剂浸泡

加热垫通过银线连接到3V电源上(在两面印刷的织物上，只有一层导电块连接到电源上)。在施加电力时，如实例6那样监测加热垫的温度，得到图14所示的结果。

结果表明，所有实施例都能够从3V电源中达到35℃以上的温度。

结果表明，在印刷前用油墨或溶剂浸泡的织物比没有浸泡的织物加热得更快，并且达到更高的温度。在正面和背面上印刷的织物在表面的不同侧面上没有表现出任何层间的相互作用。。

这些结果表明，在印刷之前用油墨或溶剂浸渍织物能够改善性能，而不增加织物的整体体积，且不会对机械性能不利地影响。

关于本说明书中公开的数值范围，应当理解的是，在正常情况下，上限的技术标准不同于下限的技术标准，即上限和下限是本质上不同的提议。

为避免疑义，确认在上述一般性说明中，关于可加热服装、织物和床上用品和上述方法的不同特征，以通常的方式，常规参数选择和选项的提议构成对于不同特征的那些常规参数选择和选项的常规组合的提议，因为它们是可组合和相容的并且在相同的上下文中提出。

上述用于服装和床上用品的术语基于英国正常的英语用法，并且技术人员应当理解的是，上述某些术语可以在其他英语国家(例如美国)中给出不同的名称。

Claims (29)

1.一种可加热的服装，包括服装本体和粘附到所述服装本体的至少一部分上的加热垫，其中，所述加热垫包括分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。

2.如权利要求1所述的可加热的服装，其特征在于，所述加热垫是直接或间接粘合到所述服装本体的可加热覆盖层。

3.如权利要求1或2所述的可加热的服装，其特征在于，所述石墨烯颗粒是石墨烯片状纳米颗粒。

4.如权利要求3所述的可加热的服装，其特征在于，所述石墨烯片状纳米颗粒，每个颗粒具有平均2至100个石墨烯层。

5.如权利要求3所述的可加热的服装，其特征在于，所述石墨烯片状纳米颗粒，每个颗粒具有平均2至5个石墨烯层。

6.如前述权利要求中任一项所述的可加热的服装，其特征在于，所述石墨烯颗粒是官能化石墨烯颗粒。

7.如权利要求6所述的可加热的服装，其特征在于，所述石墨烯颗粒是氧官能化的、羟基官能化的、羧基官能化的、羰基官能化的、胺官能化的、酰胺官能化的或卤素官能化的。

8.如前述权利要求中任一项所述的可加热的服装，其特征在于，所述加热垫包括多个堆叠的导电材料层。

9.如前述权利要求中任一项所述的可加热的服装，其特征在于，所述加热垫的平均厚度为300μm或更小。

10.如前述权利要求中任一项的可加热的服装，其特征在于，所述聚合物基质材料是弹性材料。

11.如前述权利要求中任一项所述的可加热的服装，其特征在于，所述可加热的服装还包括电绝缘覆盖层，覆盖并结合到所述加热垫上。

12.如权利要求11所述的可加热的服装，其特征在于，所述电绝缘覆盖层由弹性材料形成。

13.如权利要求11或12所述的可加热的服装，其特征在于，所述电绝缘覆盖层由聚氨酯或硅树脂制成。

14.如前述权利要求中任一项所述的可加热的服装，其特征在于，所述加热垫直接粘附到所述服装本体。

15.如权利要求1至13中任一项所述的可加热的服装，其特征在于，所述加热垫间接地粘附到所述服装本体，所述加热垫粘附到中间层，所述中间层本身粘附到所述服装本体。

16.如权利要求15所述的可加热的服装，其特征在于，所述中间层由聚氨酯制成。

17.如前述权利要求中任一项所述的可加热的服装，其特征在于，所述可加热的服装包括温度控制***，以控制所述加热垫的温度。

18.如权利要求17所述的可加热的服装，其特征在于，所述可加热的服装包括两个或更多个所述加热垫，并且所述控制***被配置成允许独立控制每个加热垫的温度。

19.如权利要求18所述的可加热的服装，包括两个或更多个所述加热垫，所述加热垫针对不同的肌肉群，其中，所述控制***被配置成允许根据所述肌肉群独立地调节所述加热垫的温度。

20.如前述权利要求中任一项所述的可加热的服装，其特征在于，所述服装是一条裤子或短裤。

21.如权利要求1至19中任一项所述的可加热的服装，其特征在于，所述服装是上身衣物。

22.如权利要求1至19中任一项所述的可加热的服装，其特征在于，所述服装是带子。

23.如权利要求1至22中任一项所述的可加热的服装的制备方法，包括：

-提供衣服材料；和

-将一层或多层导电材料沉积到所述衣服材料的至少一部分上以形成加热垫；

其中，所述导电材料包括分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。

24.如权利要求23所述的方法，包括：

-提供所述衣服材料；

-将导电油墨沉积在所述衣服材料的至少一部分上，并使所述油墨至少部分地渗透到所述衣服材料内；

-去除所述衣服材料上多余的油墨；

-固化所述油墨以形成第一层所述导电材料；和

-任选地，将另外层所述导电材料的沉积在第一层导电材料上。

25.如权利要求23所述的方法，包括：

-提供所述衣服材料；

-将溶剂沉积在所述衣服材料的至少一部分上，并使所述溶剂至少部分地渗透所述衣服材料，以便形成湿润的衣服材料；

-将导电油墨沉积在所述湿润的衣服材料上；

-任选地，允许所述油墨至少部分地渗透所述衣服材料；

-去除所述衣服材料上多余的油墨；和

-固化所述油墨以形成第一层所述导电材料；和

-任选地，将另外层所述导电材料的沉积在第一层导电材料上。

26.如权利要求23所述的方法，包括：

-提供所述衣服材料；

-将电绝缘层沉积在所述衣服材料的至少一部分上；和

-将一层或多层所述导电材料沉积到所述电绝缘层上。

27.如权利要求23-26中任一项所述的方法，还包括在所述一层或多层导电材料上沉积电绝缘覆盖层。

28.一种可加热织物，包括粘附到织物基材的至少一部分上的加热垫，其中，所述加热垫包括分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。

29.一种可加热的床上用品，包括床上用品本体和粘附到所述床上用品本体的至少一部分的加热垫，其中，所述加热垫包括分散在聚合物基质材料中的石墨烯颗粒。