一种石墨烯复合海绵的制作方法

1.本实用新型涉及智能床垫设计技术领域，尤其涉及一种石墨烯复合海绵。


背景技术：

2.寝具是大部分人类在上面度过最长时间的地方，在传统养生的理念中，用户在睡眠时不仅是让大脑得到休息，也是身体修复五脏六腑的时分，所以睡眠质量的好坏不仅影响次日的精神状态，也严重影响长期的身体健康。
3.用户在睡眠过程中降低了各种生理活动，只保留了基础代谢，基础代谢是恒定的代谢，基础代谢的活跃程度与五脏六腑的健康状况有关，通过对用户身体的生理参数和用户的睡眠动态姿势变化进行长期检测和分析，不仅可以得知睡眠的质量，也可以推断健康，例如基础病的状况。而由于现有的床垫中的海绵结构缺乏相应的检测功能，导致用户无法对自身的睡眠过程有进一步的了解。
4.因此，为解决上述的技术问题，寻找一种具有检测功能的石墨烯复合海绵成为本领域技术人员所研究的重要课题。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例公开了一种石墨烯复合海绵，用于解决现有床垫的海绵结构无法检测用户睡眠姿态的技术问题。
6.本实用新型实施例提供了一种石墨烯复合海绵，其特征在于，包括石墨烯聚氨酯海绵本体；
7.所述石墨烯聚氨酯海绵本体从上到下依次包括第一部、第二部以及第三部；
8.所述第二部包覆有绝缘电磁层，所述第三部包覆有石墨烯乳胶导电层；
9.所述第一部的顶面设置有第一导电电极，所述第三部的底面设置有第二导电电极。
10.可选地，所述第三部的厚度大于所述第二部的厚度。
11.可选地，所述第一导电电极和所述第二导电电极均为柔性电极。
12.可选地，所述绝缘电磁层的介电常数大于5，所述绝缘电磁层的磁导率大于1.5。
13.可选地，所述石墨烯聚氨酯海绵本体的导电率大于10s/m，所述石墨烯聚氨酯海绵本体的密度为10～30kg/m3。
14.可选地，所述石墨烯海绵本体的孔径与所述石墨烯海绵本体的厚度的比值大于0小于1/20。
15.可选地，所述第二部的表面通过浸渍绝缘电磁浆料的方式形成所述绝缘电磁层。
16.可选地，所述第三部的表面通过浸渍石墨烯乳胶导电浆料的方式形成所述石墨烯乳胶导电层。
17.从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：
18.本实用新型实施例提供了一种石墨烯复合海绵，包括石墨烯聚氨酯海绵本体；所
述石墨烯聚氨酯海绵本体从上到下依次包括第一部、第二部以及第三部；所述第二部包覆有绝缘电磁层，所述第三部包覆有石墨烯乳胶导电层；所述第一部的顶面设置有第一导电电极，所述第三部的底面设置有第二导电电极。本实施例中，第一导电电极和第二导电电极连接于外部的交流电路，通过在第二部包覆有绝缘电磁层，第一部与第三部的石墨烯乳胶导电层之间不会发生直流电流短路，在第一导电电极和第二导电电极之间所形成的是高容量的容抗和感抗，上述容抗和感抗会随着周围环境的变化(湿度变化、温度变化)和石墨烯复合海绵的形变(压力变化)而迅速变化，上述变化由外部的交流电路检测，并由交流电路转换为周围环境变化和石墨烯复合海绵形变的交流信号，用户可通过上述的交流信号来获知睡眠过程中周围环境的变化和自己的睡眠姿态变化，从而得知自己的睡眠质量处于什么水平，有助于用户了解自身的健康状况。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1为一种石墨烯复合海绵的结构示意图；
21.图2为石墨烯复合海绵的应变和阻抗的关系图；
22.图3为石墨烯复合海绵在工作频率为1000hz时，其含水量与阻抗的关系图；
23.图示说明：第一部1；第二部2；第三部3；第一导电电极4；第二导电电极5。
具体实施方式
24.本实用新型实施例公开了一种石墨烯复合海绵，用于解决现有床垫的海绵结构无法检测用户睡眠姿态的技术问题。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
26.实施例
27.请参阅图1，本实施例中提供一种石墨烯复合海绵，包括：
28.石墨烯聚氨酯海绵本体；
29.所述石墨烯聚氨酯海绵本体从上到下依次包括第一部1、第二部2以及第三部3；
30.所述第二部2包覆有绝缘电磁层，所述第三部3包覆有石墨烯乳胶导电层；
31.所述第一部1的顶面设置有第一导电电极4，所述第三部3的底面设置有第二导电电极5。
32.本实施例中，第一导电电极4和第二导电电极5连接于外部的交流电路，通过在第二部2包覆有绝缘电磁层，第一部1与第三部3的石墨烯乳胶导电层之间不会发生直流电流短路，在第一导电电极4和第二导电电极5之间所形成的是高容量的容抗和感抗，上述容抗和感抗会随着周围环境的变化(湿度变化、温度变化)和石墨烯复合海绵的形变(压力变化)
而迅速变化，上述变化由外部的交流电路检测，并由交流电路转换为周围环境变化和石墨烯复合海绵形变的交流信号，用户可通过上述的交流信号来获知睡眠过程中周围环境的变化和自己的睡眠姿态变化，从而得知自己的睡眠质量处于什么水平，有助于用户了解自身的健康状况。
33.需要说明的是，本实施例中的石墨烯聚氨酯海绵本体为现有的技术，其具有较高的导热率。
34.进一步地，所述第一部1、所述第二部2、所述第三部3为一体的结构。
35.进一步地，所述第三部3的厚度大于所述第二部2的厚度。
36.进一步地，所述第一导电电极4和所述第二导电电极5均为柔性电极。
37.需要说明的是，由于石墨烯复合海绵具有较强的形变能力，采用柔性电极，第一导电电极4和第二导电电极5可跟随石墨烯复合海绵一同发生形变，若采用常规的电极，在石墨烯复合海绵形变的过程中，电极容易受损。
38.进一步地，所述绝缘电磁层的介电常数大于5，所述绝缘电磁层的磁导率大于1.5。
39.进一步地，所述石墨烯聚氨酯海绵本体的导电率大于10s/m，所述石墨烯聚氨酯海绵本体的密度为10～30kg/m3。
40.进一步地，所述石墨烯海绵本体的孔径与所述石墨烯海绵本体的厚度的比值大于0小于1/20。
41.进一步地，所述第二部2通过浸渍绝缘电磁浆料的方式形成所述绝缘电磁层。
42.需要说明的是，绝缘电磁浆料的制作方法为：
43.将纳米陶瓷粉和纳米磁性粉按比例混入水性树脂中，并添加分散剂；采用高速齿盘分散机得到初步分散浆料，再使用高速纳米砂磨机继续研磨，得到纳米粉均匀分散的浆料。其中，水性树脂可选择自交联水性树脂，所述自交联水性树脂可选择自交联聚丙烯酸脂和自交联水性聚氨酯中的一种；纳米陶瓷粉可选择钛酸钡、钛酸钙、钛酸铜钙、钛酸锶钡和金红石型二氧化钛等其中的一种或多种；纳米磁粉可选择羰基铁、铁镍合金、铁钴合金、铁钴镍合金、铁钴钒合金、铁硅铝合金、镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、钡铁氧体等的一种或多种；分散剂为水性钛酸脂分散剂，在浆料中的重量百分比为 0.5～3.0％。
44.进一步地，所述第三部3通过浸渍石墨烯乳胶导电浆料的方式形成所述石墨烯乳胶导电层。
45.需要说明的是，石墨烯乳胶导电浆料的制作方法为：
46.将乳胶硫化添加剂的硫磺、氧化锌、n
‑
环己基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺和2， 6
‑
二叔丁基
‑4‑
甲基苯酚等与其总量3～5倍的去离子水用高速齿盘分散机分散得到初步分散浆料，再使用高速纳米砂磨机继续研磨，得到粒径小于100纳米均匀分散的浆料，使用激光粒度仪确认粒径，然后按比例加入石墨烯，同样采用高速齿盘分散机高速分散至10微米以下，再按比例添加乳胶溶液，中速分散混合均匀，得到石墨烯乳胶导电浆料。进一步地，石墨烯在乳胶固含中的重量百分比为3～15％。
47.应用例
48.上述实施例中的石墨烯复合海绵可应用于普通床垫中，石墨烯复合海绵的第一导电电极4和第二导电电极5与外部的交流电路电连接；进一步地，石墨烯复合海绵的工作频率在110～100000hz，交流阻抗可以采用lcr数字电桥测试。
49.用户在上述的床垫进行睡眠，当用户在床垫上变换睡眠姿态(例如翻身动作)会对石墨烯复合海绵产生一定压力导致其发生形变，此时在第一导电电极4和第二导电电极5之间所形成的的容抗和感抗则会迅速发生变化，外部交流电路对此进行检测，并转换为交流信号，用户可通过上述的交流信号来获知睡眠过程中的压力分布变化，从而获知睡眠姿态的变化。
50.具体地，外部的交流电路中包含有计算机，计算机可通过其自身所安装的相关软件对交流信号进行分析处理，得到相关显示图表，例如图表中可显示在哪个时间点，用户进行了翻身的动作，通过上述的具体设计以使用户更加直观地了解睡眠过程中周围环境的变化和睡眠姿态的变化。上述所提及的交流电路、相关软件等等只是用于对容抗和感抗的变化进行检测和分析，交流电路和相关软件实质为现有技术，交流电路的具体结构并不是本实用新型所保护的技术内容。
51.进一步地，本应用例的石墨烯复合海绵中的应力、应变和1000hz的阻抗变化曲线显示在图2之中，石墨烯复合海绵随着压力的增加，应变也随之增加、阻抗随之减少；本应用例的石墨烯复合海绵在不同含水量时阻抗的变化显示在图3之中，随着含水率的增加阻抗迅速减小。
52.以上对本实用新型所提供的一种石墨烯复合海绵进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。