一种电响应厚度可调智能保暖织物及其制备方法

本发明涉及保暖织物领域，尤其涉及一种电响应厚度可调智能保暖织物及其制备方法。

背景技术：

1、随着个人热管理技术向主动化、智能化方向发展，厚度可调智能织物作为新型热管理器件的核心功能载体受到广泛关注，这类织物通过动态调控织物内部空气层厚度来实现热阻按需调节，利用形状记忆材料的刺激响应效应实现“保暖-散热”双模式切换：在低温状态下，填充单元维持拱形捕获静止空气形成高热阻屏障；在需要散热时，填充单元受刺激塌陷变平，压缩空气隔热层以增强散热。这种主动热阻调节机制为个人热舒适管理提供了新的技术路径。

2、然而，现有电响应形状记忆材料普遍存在驱动条件不适宜可穿戴应用的技术缺陷。从材料体系分析，现有形状记忆驱动材料主要存在三类问题：其一，高电压驱动型材料（如形状记忆合金、介电弹性体）驱动电压通常超过36v安全阈值，存在触电风险，不适合人体穿戴；其二，部分形状记忆聚合物的相变温度过高（>60℃）易导致烫伤，或过低（<40℃）会在人体正常体温下误触发，均无法满足热安全要求；其三，多数复合体系经多次形状记忆循环后回复高度明显衰减，经反复固定-回复循环后，分子链段的不可逆滑移导致回复高度逐渐衰减，形状记忆效果持续退化，难以保证长期使用可靠性。

3、更深层次的技术矛盾在于形状记忆材料的电热响应效率与力学回复性能之间的固有冲突。为实现快速电热响应，材料需要引入大量导电填料构建高效导电网络，但填料含量过高必然破坏聚合物基体的连续性，导致材料韧性和弹性回复力下降，进而影响循环稳定性。传统改性方法如单纯调整填料含量或改变单一聚合物基体，虽能短期提升某一性能，但无法同时兼顾电热响应效率、相变温度适宜性与循环稳定性的协同优化。

4、这些缺陷严重制约了电响应形状记忆材料在厚度可调智能织物领域的实际应用，需通过材料体系的创新设计实现根本性突破。在此背景下，开发以tpu为固定相提供弹性回复力、以pcl为可逆相提供相变开关功能、以scf构建高效导电网络的三组分协同复合体系，在低电压驱动、适宜响应温度与优异循环稳定性之间实现综合平衡，成为该领域最具前景的技术发展方向。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种电响应厚度可调智能保暖织物及其制备方法。

2、第一方面，本发明提供一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一、将热塑性聚氨酯（tpu）和聚己内酯（pcl）分别于60-80℃下干燥除去水分，按质量比3：1至1：3分别溶于n，n-二甲基甲酰胺（dmf）中，搅拌至完全溶解，得到tpu溶液和pcl溶液，同时将质量分数为2%-8%的短切碳纤维（scf）加入dmf中，得到scf分散液；

4、步骤二、将所得tpu溶液、pcl溶液与scf分散液混合，进行机械搅拌，使三者均匀共混，得到tpu/pcl/scf共混溶液，将上述共混液置于真空箱中静置脱泡；

5、步骤三、将所得脱泡后的共混溶液浇铸至弯曲拱形模具中，干燥固化，待溶剂完全挥发后脱模，得到具有初始高度的tpu/pcl/scf弯曲拱形单元；

6、步骤四、将所得拱形单元按阵列方式嵌入外层织物与内层衬里之间的夹层中，经缝合固定，制得电响应厚度可调智能保暖织物。

7、优选地，还包括：

8、所述tpu可替换为热塑性聚酯弹性体（tpee）和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（sbs）中的任意一种；

9、所述pcl可替换为聚乳酸（pla）和聚己二酸丁二醇酯（pba）中的任意一种；

10、所述scf可替换为多壁碳纳米管（mwcnt）、碳黑和石墨烯中的任意一种；

11、所述溶剂dmf可替换为四氢呋喃（thf）或二氯甲烷（dcm）中的任意一种。

12、优选地，所述步骤一还包括：

13、所述tpu与pcl的质量比为3：1，所述scf的质量分数为4%。

14、优选地，所述步骤二还包括：

15、所述机械搅拌的时间不少于6h，所述真空脱泡的时间不少于30min。

16、优选地，所述步骤三还包括：

17、所述干燥固化温度为60-80℃，干燥时间为12-24h。

18、优选地，所述步骤三还包括：

19、所述弯曲拱形单元的初始高度为20mm。

20、优选地，还包括：

21、所述tpu/pcl/scf弯曲拱形单元在≤36v的电压驱动下，表面温度可控在40-60℃。

22、优选地，所述步骤四还包括：

23、所述阵列方式为等间距排列，所述拱形单元在织物夹层中均匀分布。

24、第二方面，提供一种电响应厚度可调智能保暖织物，由一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法制得。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、1、本发明通过tpu、pcl与scf三组分协同设计，突破了传统材料的性能瓶颈，tpu提供弹性回复，pcl实现形状锁定，scf构建导电网络，三者协同作用，实现了综合性能的优化。

27、2、制备的智能织物兼具优异的循环稳定性与安全性，经百次循环后性能无明显衰减，并满足低电压（≤36v）及适宜温度（40-60℃）的人体穿戴安全要求，确保了长期使用的可靠性。

28、3、相比传统被动式服装，本织物能主动适应高强度运动或环境骤变等场景，提供更精准、高效的个性化热舒适管理。

1.一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法，其特征在于，所述步骤一还包括：

4.根据权利要求1所述的一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法，其特征在于，所述步骤二还包括：

5.根据权利要求1所述的一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法，其特征在于，所述步骤三还包括：

6.根据权利要求1所述的一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法，其特征在于，所述步骤三还包括：

7.根据权利要求1所述的一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求1所述的一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法，其特征在于，所述步骤四还包括：

9.一种电响应厚度可调智能保暖织物，由权利要求1-8中任意一项所述的一种电响应厚度可调智能保暖织物的制备方法制得。