一種透明熱療片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于銀納米線的透明熱療片的制備方法，本發(fā)明所用的銀納米線(AgNW)因其優(yōu)異的導(dǎo)電性和柔韌性被認(rèn)為是柔性透明導(dǎo)電薄膜原材料。由于焦耳效應(yīng)，透明導(dǎo)電薄膜在通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)。利用本發(fā)明的技術(shù)可得到一種柔韌性高、熱穩(wěn)定性好、熱響應(yīng)快、熱效率高、耐溫度急變性能好、熱慣性小、發(fā)熱均勻、無明火的PDMS/AgNW/PVA熱療片。此熱療片可根據(jù)不同加熱溫度的需求，通過調(diào)整電阻以及通電電壓進(jìn)行溫度調(diào)控，透明性有利于直接觀察熱療部位情況變化，并且可以重復(fù)利用。
【專利說明】
一種透明熱療片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于納米材料及醫(yī)療領(lǐng)域，具體涉及一種熱療片的制備及使用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，熱療片(又名暖貼，暖寶寶)大多是由鐵粉和活性炭組成，靠化學(xué)反應(yīng)發(fā)熱，溫度不可控，發(fā)熱速率快時(shí)感覺過燙，無法直接觀察熱療部分皮膚情況，體驗(yàn)不好。此外，熱療片多為一次性用品，無法重復(fù)利用，造成資源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種新型透明熱療片。本發(fā)明所用的銀納米線(AgNW)因其優(yōu)異的導(dǎo)電性和柔韌性被認(rèn)為是柔性透明導(dǎo)電薄膜原材料。由焦耳效應(yīng)可知，透明導(dǎo)電薄膜在通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)。利用本發(fā)明的技術(shù)可得到一種柔韌性高、熱穩(wěn)定性好、熱響應(yīng)快、熱效率高、耐溫度急變性能好、熱慣性小、發(fā)熱均勾、無明火的PDMS/AgNW/PVA熱療片。此熱療片可根據(jù)不同加熱溫度的需求，通過調(diào)整電阻以及通電電壓進(jìn)行溫度調(diào)控，透明性有利于直接觀察熱療部位情況變化，并且可以重復(fù)利用。
[0004]為達(dá)到上述效果，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種透明熱療片，包括熱療部，固定部及控制部;其中，固定部位于熱療片兩端;控制部設(shè)有電極，電源，開關(guān);熱療部分是由TOMS/AgNW/PVA結(jié)構(gòu)組成，其中外層為PDMS，與皮膚直接接觸，中間一層為AgNW，另一層為PVA材料。
[0006]進(jìn)一步的，透明熱療片的制備方法為:
[0007]a.將銀納米線異丙醇分散液稀釋，搖晃或攪拌至均勻；
[0008]b.將切割好的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)基底分別用去離子水、乙醇和異丙醇超聲清洗，之后吹干；
[0009]c.將稀釋好的銀納米線分散液沉積到PET襯底上，60-100°C下干燥5-30min;
[0010]d.將PVA水溶液均勻滴涂到上述制備的樣品上，隨后在60-100°C下干燥l_5h;
[0011]e.將干燥后的樣品從PET襯底上剝離，得到自支撐的AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜；
[0012]f.在AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜的兩側(cè)引出金屬電極，得到AgNW/PVA柔性透明加熱片。
[0013]g.最后在熱療片表面包括金屬電極(除兩端連接電源部分)均勻滴涂一層PDMS，在50-100 °C 下干燥 I _5h 得到PDMS/AgNW/PVA 熱療片。
[0014]進(jìn)一步的，銀納米線分散液稀釋至原濃度30%，PVA水溶液使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。進(jìn)一步的，固定部使用魔術(shù)貼或紐扣。
[0015]進(jìn)一步的，電極為銅膠帶。
[0016]進(jìn)一步的，電源使用外接變壓電源，電壓為3-5V。
[0017]進(jìn)一步的，將銀納米線分散液沉積到PET襯底上，方法包括旋涂法、浸漬提拉法、噴涂法、線棒涂抹法。
[0018]進(jìn)一步的，干燥溫度為80°C。
[0019]本發(fā)明所用材料經(jīng)過研究，聚二甲基娃氧燒(Polydimethylsi1xane，PDMS):作為一種高分子有機(jī)硅化合物。具有光學(xué)透明，且在一般情況下，被認(rèn)為是惰性，無毒，不易燃。(PDMS)是最廣泛使用的硅為基礎(chǔ)的有機(jī)聚合物材料，其運(yùn)用包括在生物微機(jī)電中的微流道系統(tǒng)、填縫劑、潤(rùn)滑劑、隱形眼鏡，具有生物相容性。聚乙烯醇(PVA):對(duì)人體無毒、無味、無害，與自然環(huán)境具有良好的親和性，不累積，無污染。屬于一種生物可降解高分子材料，可由非石油路線大規(guī)模生產(chǎn)，價(jià)格低廉，其耐油、耐溶劑及氣體阻隔性能出眾，在食品、藥品包裝方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
[0020]銀納米線(AgNW):具有高比表面積，良好導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。且納米銀本身具有殺菌特性。
[0021 ]燃點(diǎn):PDMS:被認(rèn)為是惰性，無毒，不易燃。PVA:熔點(diǎn)230-240 °C，燃點(diǎn):454°C ;銀納米線:熔點(diǎn)260 °C。
[0022]粘附力:熱療片在加熱和不加熱條件下，貼在皮膚上都能明顯感覺到有粘性，加熱后粘附性增強(qiáng)。
【附圖說明】
[0023]圖1 PDMS/AgNW/PVA透明熱療片的平面和截面結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]其中I電極;2聚二甲基硅氧烷(PDMS)(外層)；3銀納米線(AgNW) ;4聚乙烯醇(PVA)(內(nèi)層)。
[0025]圖2 (a-d)實(shí)施例1、2、3、4所制的PDMS/AgNW/PVA透明熱療片的SEM圖
[0026]圖3(1-4)實(shí)施例1、2、3、4所制備的PDMS/AgNW/PVA透明熱療片的可見光透光光譜和方塊電阻，O對(duì)應(yīng)于PDMS/PVA的可見光透光光譜。
[0027]圖4不同內(nèi)阻PDMS/AgNW/PVA透明熱療片在3V電壓下的加熱效果
[0028]圖5PDMS/AgNW/PVA透明加熱薄膜在不同電壓下的加熱效果
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施事例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明:
[0030]實(shí)施例1:
[0031 ] a.將濃度10mg/mL的銀納米線異丙醇分散液稀釋到3mg/mL，搖晃或攪拌至均勾；
[0032]b.將切割好的PET基底(3cmx 3cm)分別用去離子水、乙醇和異丙醇超聲清洗1min，之后用氣槍吹干；
[0033]c.將稀釋好的銀納米線分散液用3000rpm的轉(zhuǎn)速旋涂沉積到PET襯底上，60 °C下干燥30min;
[0034]d.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的PVA水溶液均勻滴涂到上述制備的樣品上，隨后在60°C下干燥5h;
[0035]e.將干燥后的樣品從PET襯底上剝離，得到自支撐的AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜；
[0036]f.在AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜的兩側(cè)引出金屬電極(如銅膠帶)，得到AgNW/PVA柔性透明加熱片。
[0037]g.最后在熱療片表面包括金屬電極(除兩端連接電源部分)均勻滴涂一層0.1mm的PDMS，在60 °C下干燥4h得到PDMS/AgNW/PVA熱療片。
[0038]將熱療片綁緊于患者需治療部位，將熱療片電極兩端接入外接電源，接通電源，打開開關(guān)，進(jìn)行熱療。
[0039]實(shí)施例2:
[°04°] a.將濃度10mg/mL的銀納米線異丙醇分散液稀釋到4mg/mL，搖晃或攪拌至均勾；[0041 ] b.將切割好的PET基底(5cmx 5cm)分別用去離子水、乙醇和異丙醇超聲清洗1min，之后用氣槍吹干；
[0042]c.將稀釋好的銀納米線溶液用4000rpm的轉(zhuǎn)速旋涂沉積到PET襯底上，80°C下干燥I Omin，之后再重復(fù)旋涂沉積及干燥過程一次；
[0043]d.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11 %的PVA水溶液均勻滴涂到上述制備的樣品上，隨后在90°C下干燥3h;
[0044]e.將干燥之后的樣品從PET襯底剝離，得到自支撐的AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜；
[0045]f.在AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜的兩側(cè)引出金屬電極(如銅膠帶)，得到AgNW/PVA柔性透明熱療片；
[0046]g，最后在熱療片表面包括金屬電極(除兩端連接電源部分)均勻滴涂一層0.3_的PDMS，在90 0C下干燥0.5h得到PDMS/AgNW/PVA熱療片。
[0047]實(shí)施例3:
[0048]a.將濃度10mg/mL的銀納米線異丙醇分散液稀釋到5mg/mL，搖晃或攪拌至均勾；
[0049]b.將切割好的PET基底(lOcmx 15cm)分別用去離子水、乙醇和異丙醇超聲清洗15min，之后用氣槍吹干；
[0050]c.將稀釋好的銀納米線分散液用3000rpm的轉(zhuǎn)速旋涂沉積到PET襯底上，100°C下干燥5min，之后再重復(fù)旋涂沉積及干燥過程一次；
[0051 ] d.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %的PVA水溶液均勻滴涂到上述制備的樣品上，隨后在80 V下干燥4h;
[0052 ] e.將干燥之后的樣品從PET襯底剝離，得到自支撐的AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜；
[0053]f.在AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜的兩側(cè)引出金屬電極(如銅膠帶)，得到AgNW/PVA柔性透明熱療片內(nèi)層；
[0054]g.最后在熱療片表面包括金屬電極(除兩端連接電源部分)均勻滴涂一層0.5mm的PDMS，在70 °C下干燥3h得到PDMS/AgNW/PVA熱療片。
[0055]實(shí)施例4:
[0056]a.將濃度10mg/mL的銀納米線異丙醇分散液稀釋到4mg/mL，搖晃或攪拌至均勾；
[0057]b.將切割好的PET基底(4cmx 4cm)分別用去離子水、乙醇和異丙醇超聲清洗1min，之后用氣槍吹干；
[0058]c.將稀釋好的銀納米線分散液利用浸漬提拉法沉積到PET襯底上，把洗干凈的PET基底浸入銀納米線分散液中，浸泡片刻后拉出，提拉速率為lcm/min。然后80°C下干燥1min;
[0059]d.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8 %的PVA水溶液均勻滴涂到上述制備的樣品上，隨后在100°C下干燥Ih;
[0060]e.將干燥之后的樣品從PET襯底剝離，得到自支撐的AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜；[0061 ] f.在AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜的兩側(cè)引出金屬電極(如銅膠帶)，得到AgNW/PVA柔性透明熱療片；
[0062]g.最后在熱療片表面包括金屬電極(除兩端連接電源部分)均勻滴涂一層0.2_的PDMS，在80 0C下干燥Ih得到PDMS/AgNW/PVA熱療片。
[0063]實(shí)施例5:
[0064]a.將濃度10mg/mL的銀納米線異丙醇分散液稀釋到0.lmg/mL，搖晃或攪拌至均勾；
[0065]b.將切割好的PET基底(lOcmx 15cm)分別用去離子水、乙醇和異丙醇超聲清洗15min，之后用氣槍吹干；
[0066]c.將稀釋好的銀納米線分散液利用噴涂法沉積到PET襯底上，噴槍與基底之間距離為I Ocm，噴涂時(shí)間為60s，之后將樣品100 °C下干燥5min;
[0067]d.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %的PVA水溶液均勻滴涂到上述制備的樣品上，隨后在80 °C下干燥4h;
[0068]e.將干燥之后的樣品從PET襯底剝離，得到自支撐的AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜；
[0069]f.在AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜的兩側(cè)引出金屬電極(如銅膠帶)，得到AgNW/PVA柔性透明熱療片內(nèi)層；
[0070]g.最后在熱療片表面包括金屬電極(除兩端連接電源部分)均勻滴涂一層0.5_的PDMS，在70 °C下干燥3h得到PDMS/AgNW/PVA熱療片。
[0071]實(shí)施例6:
[0072]a.將濃度10mg/mL的銀納米線異丙醇分散液稀釋到2mg/mL，搖晃或攪拌至均勾；
[0073]b.將切割好的PET基底(10CmX15Cm)分別用去離子水、乙醇和異丙醇超聲清洗15min，之后用氣槍吹干；
[0074]c.將稀釋好的銀納米線分散液利用線棒涂抹法沉積到PET襯底上(RDS Meyerrod#4)，之后將樣品100°C下干燥5min;
[0075]d.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %的PVA水溶液均勻滴涂到上述制備的樣品上，隨后在80 °C下干燥4h;
[0076]e.將干燥之后的樣品從PET襯底剝離，得到自支撐的AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜；
[0077]f.在AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜的兩側(cè)引出金屬電極(如銅膠帶)，得到AgNW/PVA柔性透明熱療片內(nèi)層；
[0078]g.最后在熱療片表面包括金屬電極(除兩端連接電源部分)均勻滴涂一層0.5_的PDMS，在70 °C下干燥3h得到PDMS/AgNW/PVA熱療片。
[0079]具體使用方式:
[0080]使用時(shí)，將熱療片直接貼在皮膚上，使用固定端魔術(shù)貼相互貼合固定，打開開關(guān)，由圖4可知，使用阻值為8-10 Ω的電極時(shí)，熱療片溫度會(huì)快速上升至45°C左右從而穩(wěn)定，同時(shí)在加熱情況下PDMS會(huì)產(chǎn)生一定粘性，使熱療片與身體更加吻合。熱療結(jié)束后，將開關(guān)關(guān)閉，解開魔術(shù)貼即可。熱療片可根據(jù)患者需熱敷部位不同而設(shè)立不同尺寸，熱療溫度可由電阻控制，使用簡(jiǎn)單方便，不影響患者行動(dòng)。
[0081]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種透明熱療片，包括熱療部，固定部及控制部;其特征在于，固定部位于熱療片兩端;控制部設(shè)有電極，電源，開關(guān);熱療部分是由PDMS/AgNW/PVA結(jié)構(gòu)組成，其中外層為PDMS，與皮膚直接接觸，中間一層為AgNW，另一層為PVA材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明熱療片的制備方法，其步驟為: a.將銀納米線分散液稀釋，搖晃或攪拌至均勻； b.將切割好的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)基底分別用去離子水、乙醇和異丙醇超聲清洗，之后吹干； c.將稀釋好的銀納米線分散液沉積到PET基底上，60-1000C下干燥； d.將PVA水溶液均勻滴涂到上述制備的樣品上，隨后在60-100°C下干燥； e.將干燥后的樣品從PET基底上剝離，得到自支撐的AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜； f.在AgNW/PVA柔性透明導(dǎo)電薄膜的兩側(cè)引出金屬電極，得到AgNW/PVA柔性透明加熱片。 g.最后在熱療片表面包括金屬電極(除兩端連接電源部分)均勻滴涂一層PDMS，在50-100 °C下干燥I _5h得到PDMS/AgNW/PVA熱療片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明熱療片，其特征在于，固定部使用魔術(shù)貼或紐扣。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明熱療片，其特征在于，電極為銅膠帶。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明熱療片，其特征在于，電源使用外接變壓電源，電壓為3-5V。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種透明熱療片的制備方法，其特征在于，稀釋后銀納米線分散液濃度在0.l_5mg/mL，PVA溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-15%。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種透明熱療片的制備方法，其特征在于，銀納米線分散液上PET基底上沉積方法包括:旋涂法、浸漬提拉、噴涂法、線棒涂抹法。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種透明熱療片的制備方法，其特征在于，干燥溫度為80°C。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種透明熱療片的制備方法，其特征在于，步驟c干燥時(shí)間為5_30min，步驟 d 干燥 l_5h。
【文檔編號(hào)】A61F7/00GK105853049SQ201610158712
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月21日
【發(fā)明人】蘭偉, 陳有鑫, 竇偉, 蘇慶, 謝二慶
【申請(qǐng)人】蘭州大學(xué)