專利名稱：具有水輸送和加熱能力的織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在各種應(yīng)用中使用的具有水輸送和加熱能力的織物。
背景技術(shù)：
人體，特別是在體力活動(dòng)，例如體育運(yùn)動(dòng)或體力勞動(dòng)時(shí)段期間滲出汗液，汗液理想 地應(yīng)被輸送離開皮膚，以便讓身體溫度控制正確起作用。如果不允許蒸發(fā)，則可能會(huì)引起機(jī) 能的急劇損失，并且在極端情況下，可能出現(xiàn)體溫過(guò)高的危險(xiǎn)情況。體育運(yùn)動(dòng)執(zhí)行者和救火 隊(duì)員屬于需要重點(diǎn)注意這一點(diǎn)的人群。大部分織物，且特別是保護(hù)性和防水織物，具有非常 差的輸送濕氣的能力，且甚至在正常的出汗速度下不能提供有效的輸送。除過(guò)熱危險(xiǎn)以外， 還存在過(guò)分冷卻的危險(xiǎn)，因?yàn)闈竦姆b比干的服裝傳熱快若干倍。當(dāng)汗液保持接近身體時(shí)， 熱也通過(guò)蒸發(fā)損失，因?yàn)榇诉^(guò)程所需的熱從人體得到。當(dāng)代的服裝件，特別是那些期望接觸汗液的服裝，常常包括若干層(層壓)織物， 由此試圖以最佳的液體輸送能力將隔熱材料固定在一起。例如，羊毛內(nèi)層能挨著身體設(shè)置， 因?yàn)檠蛎w維是具有高的液體輸送能力的少數(shù)織物之一。因此，該層用來(lái)將濕氣輸送到服 裝的外層，在外層，能借助于來(lái)自外部環(huán)境而不是人體的熱進(jìn)行蒸發(fā)。更一般地，濕度控制代表了受到冷凝液、雨水、汗液、處理水、地下水等形式的水影 響的萬(wàn)物的潛在問(wèn)題。例如，建筑物、公共運(yùn)輸和包裝全都需要受控制的濕度水平。EP 0993328公開了一種織物中流體輸送的方法，其利用電滲現(xiàn)象來(lái)在期望的方向 上驅(qū)動(dòng)液體通過(guò)織物。用作多孔層的一塊布夾在兩個(gè)導(dǎo)電層之間。這些層可由導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成， 并且可被紡織到織物中或?qū)訅旱娇椢镏?。?dǎo)電層連接到電脈沖發(fā)射器，該電脈沖發(fā)射器設(shè) 置成發(fā)射由相反極性的脈沖中斷的一系列單向脈沖。這些脈沖引導(dǎo)織物內(nèi)的流體的電滲運(yùn) 動(dòng)遠(yuǎn)離人體朝向衣服外側(cè)。電滲現(xiàn)象是眾所周知的，且用于許多不同的領(lǐng)域。其涉及在施加的電場(chǎng)的作用下 極性液體通過(guò)多孔結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。大部分表面由于表面電離作用而具有負(fù)電荷。當(dāng)離子流體 與表面接觸時(shí)，在表面附近聚集陽(yáng)離子層，以屏蔽該負(fù)電荷并維持電荷平衡。這形成了雙電 子層(EDL)。當(dāng)電場(chǎng)被施加時(shí)，EDL中的離子被朝向相反地充電的電極吸引，由于粘滯力導(dǎo) 致拉動(dòng)周圍的介質(zhì)跟隨它們。這使流體朝帶負(fù)電的電極移動(dòng)。該電滲形式，稱為經(jīng)典的或普通的電滲(E01)，通常需要提供直接電場(chǎng)分量以便獲 得定向的液體輸送。這能引起若干副作用，例如放出氣體以及建立沿孔軸線的孔聚集分布， 其降低系統(tǒng)效率并能使系統(tǒng)不可靠。這些副作用盡管不能根除，但是能通過(guò)使用脈沖電流 而被降低。W0 2004/07045公開了一種使用第二種類型的電滲，也稱為第二或超快電滲 (E02)的將液體輸送通過(guò)織物材料的系統(tǒng)。與經(jīng)典電滲相比，第二種類型的電滲對(duì)與表面相關(guān)的空間電荷區(qū)(SCR)內(nèi)的離子 起作用，而不是對(duì)EDL中的那些離子起作用。在相同的電場(chǎng)強(qiáng)度下，通過(guò)E02的輸送是經(jīng)典電滲的輸送的10-100倍。因此，能在相對(duì)較低的電勢(shì)下實(shí)現(xiàn)快的液體輸送。此外，使用E02 獲得的速度對(duì)主電場(chǎng)強(qiáng)度是非線性的。因而，能使用AC來(lái)驅(qū)動(dòng)該過(guò)程，從而防止上述關(guān)于 放出氣體以及降低電滲效果的問(wèn)題。然而，為了產(chǎn)生SCR從而能獲得超快電滲，多孔層必須 包括具有與孔結(jié)構(gòu)和光滑性有關(guān)的某些性質(zhì)的導(dǎo)電裝置。這些額外的考慮能增加織物的制 造成本。所以，已知使用各種類型的電滲來(lái)傳輸流體通過(guò)織物和其它多孔材料。這能用于 將汗液引導(dǎo)遠(yuǎn)離人體以及控制例如帳篷和建筑物內(nèi)的濕度條件。但是，汗液和其它液體的蒸發(fā)仍依賴于來(lái)自周圍環(huán)境中的熱。因此，在冷的條件 下，可能不發(fā)生蒸發(fā)且能導(dǎo)致織物變得滲透水的或飽和的。更一般地，目前對(duì)能提供給穿著者足夠舒適性的大部分服裝物件存在受限的溫度 范圍。溫度的降低將導(dǎo)致使用額外的服裝物件以便保持穿著者溫暖。在帳篷和建筑物內(nèi)， 能使用隔熱材料來(lái)保護(hù)居民抵抗較冷的天氣，但是，這也有在熱的天氣下保存熱的缺點(diǎn)，因 而引起過(guò)熱。所以，舒適的溫度范圍沒(méi)有通過(guò)使建筑物隔熱而被加寬，而僅僅是被移動(dòng)了。

發(fā)明內(nèi)容
從一方面來(lái)看，本發(fā)明提供了一種織物，該織物包括第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層； 至少一個(gè)多孔層，其位于第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，所述多孔層的孔在與所述導(dǎo)電層 基本垂直的方向上延伸；所述導(dǎo)電層連接到電信號(hào)發(fā)生器，從而在使用中，電壓能施加在所 述多孔層兩端，以實(shí)現(xiàn)在所述織物上的液體的定向流動(dòng)，且還能沿導(dǎo)電層中的至少一個(gè)施 加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物的加熱。因此，通過(guò)改變這些系統(tǒng)的部件使得也能實(shí)現(xiàn)加熱功能，本發(fā)明提供了對(duì)現(xiàn)有的 水輸送技術(shù)的改進(jìn)。“基本垂直”意味著多孔層的孔從第一導(dǎo)電層延伸到第二導(dǎo)電層，以便在導(dǎo)電層之 間形成定向液體輸送的路徑。換句話說(shuō)，孔軸偏離導(dǎo)電層的平面足夠的量，以允許在使用中 液體在電滲的作用下從一個(gè)導(dǎo)電層流動(dòng)到另一個(gè)導(dǎo)電層。當(dāng)形成通過(guò)電滲進(jìn)行流體輸送的織物時(shí)，在兩個(gè)導(dǎo)電層之間定位有多孔層。在使 用中，電壓必須被施加在多孔層上(即從第一導(dǎo)電層到第二導(dǎo)電層或者從第二導(dǎo)電層到第 一導(dǎo)電層)，以便通過(guò)電滲，例如經(jīng)典電滲或第二種類型的電滲引起流體輸送。但是，本發(fā)明 的發(fā)明者意識(shí)到，除了實(shí)現(xiàn)此功能以外，能通過(guò)微小的改變進(jìn)一步使用相同的裝置來(lái)加熱 織物。這通過(guò)將導(dǎo)電層中的至少一個(gè)連接到信號(hào)發(fā)生器從而電流能沿該層的長(zhǎng)度通過(guò)來(lái)實(shí) 現(xiàn)。這將導(dǎo)致導(dǎo)電層變熱，并因此使周圍織物變暖?？椢锏拇斯δ芊謩e通過(guò)下面所述提供了益處，即提供使用者額外的溫暖，以及與 液體輸送功能結(jié)合，通過(guò)提供熱源來(lái)蒸發(fā)所輸送的流體。這些益處能以對(duì)于織物具有最微 小的改變而被提供，即在織物內(nèi)不需要包括額外的層或裝置。因此，本發(fā)明允許在沒(méi)有顯著 的成本或復(fù)雜性的情況下實(shí)現(xiàn)加熱的益處。本發(fā)明意在用于許多類型的材料。術(shù)語(yǔ)“織物”意在包括所有編織物、針織物、氈、 纖維材料，例如織品、土工織物、防水帆布等。信號(hào)發(fā)生器能連接到導(dǎo)電層，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)第一導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層或兩者的加 熱。
為了實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)導(dǎo)電層的加熱，其必須在至少兩個(gè)點(diǎn)連接到電信號(hào)發(fā)生器，從 而電流能沿導(dǎo)電層通過(guò)。優(yōu)選地，導(dǎo)電層通過(guò)電接觸連接到信號(hào)發(fā)生器。這些接觸提供從 導(dǎo)電層去除的區(qū)域，該區(qū)域使引線能電連接到導(dǎo)電層而沒(méi)有穿透這些層或多孔層的危險(xiǎn)。電接觸優(yōu)選地包括聯(lián)接到導(dǎo)電層的塞柱。這些塞柱連接到引線，而引線則連接到 電信號(hào)發(fā)生器。替代地，可使用導(dǎo)電層自身的部分來(lái)形成接觸，這些部分延伸超出導(dǎo)電層 的邊界以提供物理移除的接觸區(qū)域。在這樣的實(shí)施方式中，還可以使導(dǎo)電層的這些部分形 成到信號(hào)發(fā)生器的引線，例如來(lái)自導(dǎo)電層內(nèi)的導(dǎo)線能延伸超出導(dǎo)電層并且連接到信號(hào)發(fā)生器。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)導(dǎo)電層包括第一電接觸，且至少一個(gè)導(dǎo)電層還包括額外 的電接觸。第一電接觸連接到電信號(hào)發(fā)生器，以便在使用時(shí)在多孔層上施加電壓，而額外的 接觸連接到電信號(hào)發(fā)生器，以便與相關(guān)的第一接觸一起操作，以在使用時(shí)沿至少一個(gè)導(dǎo)電 層施加電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)織物的加熱?！跋嚓P(guān)的第一接觸”意味著作為額外的接觸聯(lián)接到同一導(dǎo)電 層的第一接觸。另一方面，本發(fā)明提供了一種織物，該織物包括第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層；至少 一個(gè)多孔層，其位于所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間，所述多孔層的孔在與所述導(dǎo) 電層大致垂直的方向上延伸；以及至少一個(gè)電接觸，其聯(lián)接到每一個(gè)導(dǎo)電層，以便連接到電 信號(hào)發(fā)生器，從而在使用時(shí)能在所述多孔層上施加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物上的液體的定向 流動(dòng)，以及至少一個(gè)額外的電接觸，其聯(lián)接到導(dǎo)電層中的至少一個(gè)，以便連接到電信號(hào)發(fā)生 器，從而在使用時(shí)能沿導(dǎo)電層的至少一個(gè)施加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物的加熱。盡管只需要一個(gè)額外的接觸，但是優(yōu)選的是，兩個(gè)額外的接觸聯(lián)接到至少一個(gè)導(dǎo) 電層。這使得這兩個(gè)接觸以及在產(chǎn)生電滲效應(yīng)時(shí)使用的那些接觸能對(duì)于它們各自的功能而 最佳地定位。能在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層上定位額外的接觸。這增加織物的熱生成能力，并 且還增加其多功能性，即導(dǎo)電層可以單獨(dú)地用來(lái)產(chǎn)生熱。例如，這在織物被用在其中液體可 能需要在任一方向上輸送的兩面可穿的服裝中是有用的。在此情形，具有加熱織物的任一 側(cè)的能力確保了不管水輸送的方向如何，導(dǎo)電層都能有助于所輸送的水的蒸發(fā)。在其他實(shí) 施方式中，離穿著者最近的導(dǎo)電層能被操作來(lái)提供熱，以溫暖穿著者，而離穿著者最遠(yuǎn)的導(dǎo) 電層能在需要熱來(lái)輔助蒸發(fā)時(shí)進(jìn)行操作。如果需要，兩層也能共同地操作來(lái)產(chǎn)生熱。例如， 這能用于對(duì)交通工具座椅的占用者提供三個(gè)等級(jí)的熱。首先，低熱設(shè)置，當(dāng)使用離使用者最 遠(yuǎn)的導(dǎo)電層產(chǎn)生熱時(shí)。其次，較高的熱設(shè)置，其中離使用者較近的導(dǎo)電層被加熱。最后，能 使用兩個(gè)導(dǎo)電層來(lái)產(chǎn)生熱，以提供最高的熱設(shè)置。在某些實(shí)施方式中，在每一個(gè)導(dǎo)電層上使用了多于一個(gè)電接觸，以便實(shí)現(xiàn)織物內(nèi) 的液體輸送。在使用大的織物區(qū)域來(lái)進(jìn)行液體輸送的情形，或者在導(dǎo)電層具有低的導(dǎo)電性 的實(shí)施方式中，這可能是必要的，以便實(shí)現(xiàn)織物內(nèi)的均衡的電流分布。在這種實(shí)施方式中， 額外的電接觸能設(shè)置成輔助實(shí)現(xiàn)液體輸送。替代地，或者另外，能在每個(gè)導(dǎo)電層上包括多個(gè) 電接觸，以便單獨(dú)地用于液體輸送。可以使用具有與織物分開的電信號(hào)發(fā)生器和電源一起的織物，例如當(dāng)在永久性結(jié) 構(gòu)，例如建筑物中使用織物時(shí)。但是，優(yōu)選地，關(guān)于本發(fā)明的第二方面，織物還包括電信號(hào)發(fā) 生器，所述電信號(hào)發(fā)生器通過(guò)所述接觸連接到所述導(dǎo)電層，并且設(shè)置成對(duì)所述導(dǎo)電層供給電壓以便實(shí)現(xiàn)液體輸送和加熱。優(yōu)選地，關(guān)于本發(fā)明的第一方面，電信號(hào)發(fā)生器位于織物 內(nèi)。這增加織物的便攜性及其使用的方便性，因?yàn)榘l(fā)生器和接觸之間的連接不需要在移動(dòng) 時(shí)拆開和重新聯(lián)接。盡管在某些實(shí)施方式中可以使用分離的信號(hào)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生水輸送和加 熱信號(hào)，但是優(yōu)選地使用單個(gè)電信號(hào)發(fā)生器來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能。優(yōu)選地，織物還包括連接到信號(hào)發(fā)生器的電源，例如電池或太陽(yáng)電池板。信號(hào)發(fā)生器一般設(shè)置成對(duì)導(dǎo)電層發(fā)出兩種信號(hào)類型。第一，液體輸送信號(hào)，其提供 到多孔層上以實(shí)現(xiàn)水輸送，以及第二，加熱信號(hào)，其能被沿一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層提供以實(shí)現(xiàn)加 熱。能夠根據(jù)織物的操作條件和期望的效果在例如時(shí)序、強(qiáng)度、頻率等方面改變液體輸送信 號(hào)和加熱信號(hào)。優(yōu)選地，織物還包括用于控制電信號(hào)發(fā)生器的控制裝置。使用這種控制裝置，能控 制信號(hào)發(fā)生器以以任何數(shù)量的序列，自動(dòng)地或在手動(dòng)操作時(shí)，或者兩者來(lái)發(fā)送這些信號(hào)。在許多實(shí)施方式中，電信號(hào)發(fā)生器和控制裝置一體地設(shè)置在單個(gè)裝置中。通常，電 源進(jìn)一步被結(jié)合到該裝置中。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，織物還包括能夠提供關(guān)于環(huán)境狀況的信息的傳感器， 例如溫度或濕度傳感器，或者用于監(jiān)控身體功能，例如心率的生理傳感器。還可使用其它傳 感器，例如壓力或電子(電流、電導(dǎo)、電容、阻抗等)傳感器。所有這些傳感器提供關(guān)于織物 的工作條件的信息。來(lái)自這些傳感器的信息能被發(fā)送到控制裝置，控制裝置優(yōu)選地設(shè)置成 基于該信號(hào)控制電信號(hào)發(fā)生器來(lái)實(shí)現(xiàn)織物的水輸送和/或加熱。例如，如果傳感器檢測(cè)到高的心率，則導(dǎo)電層進(jìn)行操作以引起水輸送，以確保汗從 穿著者的身體移走。如果輸送通過(guò)多孔層的汗沒(méi)有以充分的速率蒸發(fā)且在織物內(nèi)檢測(cè)到過(guò) 量的濕氣，則控制裝置能調(diào)節(jié)織物的操作以包括加熱時(shí)段。替代地，一旦感測(cè)到使用者的心 率返回到正常水平，則能進(jìn)入加熱時(shí)段。這樣，加熱不會(huì)在活動(dòng)時(shí)間期間干擾穿著者，而是 僅在后來(lái)發(fā)生，即當(dāng)使用者很可能被汗的冷效果引起不舒服時(shí)發(fā)生。能在加熱之前使用吸 收層來(lái)容納所輸送的汗液。傳感器也能檢測(cè)外部溫度，從而如果溫度降到低于預(yù)定溫度或 使用者確定的溫度，則控制裝置能實(shí)現(xiàn)加熱。多孔層(以及導(dǎo)電層)必須能夠輸送水，但不必包括大孔材料。而是，“多孔”應(yīng) 被理解為涵蓋孔尺寸在0. 1-1000納米范圍內(nèi)的所謂的納米孔材料、孔尺寸在微米范圍 (1-1000微米)的微孔材料，以及孔尺寸高達(dá)幾(例如3)mm的材料。重要的特征是存在大 到足以讓液體(一般地水，但也為如酒精的其他液體)通過(guò)的空隙(孔)。能根據(jù)織物的期 望的液體輸送能力，例如流速、泵壓、輸送較大分子的能力等來(lái)確定孔尺寸。能用來(lái)形成多 孔層的納米孔材料的一個(gè)例子是離子交換膜，例如Nafion，其孔尺寸小于lOnm。逆滲透膜 能具有低至0. lnm的孔尺寸，而各種過(guò)濾膜能具有nm范圍并高達(dá)幾微米的孔尺寸。導(dǎo)電層能由通過(guò)噴涂或?qū)щ娪∷⑼康娇椢锷系膶?dǎo)電墨等形成。但是，優(yōu)選地，導(dǎo)電 層為按重量計(jì)金屬含量在3%至100%之間的金屬絲紡織織物。更優(yōu)選地，金屬含量按重量 計(jì)在15%至45%之間。因此，導(dǎo)電層形成織物自身的一部分。在導(dǎo)電層中使用的優(yōu)選的金 屬是鋼、鉻鎳鐵合金和鈦。后兩種材料是特別優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兪悄透g的。能構(gòu)成導(dǎo)電層的其它可能的材料是碳纖維、金屬網(wǎng)、紡織或非紡織多孔膜、由碳或 金屬充填聚合物組成的其它結(jié)構(gòu)，以及固有導(dǎo)電聚合物，例如化學(xué)摻雜聚苯胺。優(yōu)選地，在使用中實(shí)現(xiàn)織物加熱的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層的金屬含量比沒(méi)有此功能的
8那些導(dǎo)電層的金屬含量高。一般地，設(shè)置成加熱織物的導(dǎo)電層的金屬含量按重量計(jì)在50% 至100%之間?？蛇x擇地，刺繡金屬結(jié)構(gòu)被設(shè)置為與至少一個(gè)導(dǎo)電層接觸。這增強(qiáng)導(dǎo)電性并 有助于均勻分布電流。優(yōu)選地，導(dǎo)電層還包含銀紗線。這也提供織物抗菌品質(zhì)并且增加導(dǎo)電性。除織物中所需的三個(gè)層以外，通常優(yōu)選地包括位于這些層之間或這些層以外的額 外的多孔層。例如，能在織物中包括一個(gè)或多個(gè)吸收層。這能用來(lái)收集來(lái)自空氣的濕氣或者收 集通過(guò)多孔層的水，例如在其蒸發(fā)之前。這樣的層能定位在多孔層和導(dǎo)電層之間或者定位 在導(dǎo)電層的相對(duì)側(cè)上(與多孔層相對(duì))。在一些實(shí)施方式中，能在多孔層的至少一側(cè)上包括保護(hù)層。其能定位在導(dǎo)電層的 與多孔層的相對(duì)側(cè)上，或者在導(dǎo)電層和多孔層之間，以便排除不期望的物質(zhì)，例如鹽，鹽可 能會(huì)阻塞多孔層。多孔層的定位保護(hù)層的一側(cè)將取決于織物適合于進(jìn)行液體輸送的方向。 在液體輸送可能發(fā)生在任一方向的實(shí)施方式中，保護(hù)層能包括在多孔層的兩側(cè)上。此外，能在多孔層和第一導(dǎo)電層和/或第二導(dǎo)電層之間優(yōu)選地引入電絕緣層，例 如多孔聚合物網(wǎng)、織物、無(wú)紡物或膜。優(yōu)選地使用幅材層壓、點(diǎn)層壓或噴涂層壓，使得織物的這些層能被層壓在一起。在 這種實(shí)施方式中，取決于其厚度，用于層壓的膠能用作多孔層和導(dǎo)電層之間的電絕緣層。這 節(jié)省了對(duì)制造和引入織物中的額外的層的需要。將這些層層壓在一起也允許縮短流體路徑 并且減小導(dǎo)電層之間的距離，從而提高流體輸送。本發(fā)明能用于通過(guò)所有類型的電滲提供液體輸送，取決于多孔層的結(jié)構(gòu)和在使 用過(guò)程中電信號(hào)發(fā)生器所施加的信號(hào)。但是，經(jīng)典或第二種電滲是特別優(yōu)選的。例如，EP 0993328和W02004/07045的設(shè)備能適合于簡(jiǎn)單地通過(guò)對(duì)導(dǎo)電層設(shè)置額外的連接并改變所 施加的信號(hào)而包括本發(fā)明的加熱功能。不需要調(diào)節(jié)布或織物本身的組成。在一個(gè)實(shí)施方式中，多孔層構(gòu)造成通過(guò)經(jīng)典電滲提供液體輸送。在這種實(shí)施方式 中，關(guān)于多孔層不需要有特定的要求，而是其能簡(jiǎn)單地包括織物材料層。一般地，材料的平 均孔尺寸應(yīng)小于3mm，且優(yōu)選地小于0. 1mm。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，多孔層為由疏水聚合物制成的多孔膜。這防止出現(xiàn)浸透的 膜基質(zhì)，浸透的膜基質(zhì)的出現(xiàn)將嚴(yán)重地不利于液體輸送。該類型的膜還有的優(yōu)點(diǎn)是在孔內(nèi) 的水被液體輸送移除之后不保留水。優(yōu)選地，疏水膜材料選自諸如聚偏氟乙烯(PVDF)或更優(yōu)選地為聚乙烯的聚合物 材料。優(yōu)選地，疏水膜用親水表面處理進(jìn)行處理(在制造過(guò)程中)。例如，該處理能將磺酸 基團(tuán)或中性基團(tuán)引入到孔表面上。優(yōu)選地，平均孔尺寸在0. 03 ii m和10 ii m之間，且更優(yōu)選為在0. 1 ii m至1 ii m之間。 當(dāng)期望通過(guò)織物的流速大且泵壓低時(shí)，優(yōu)選地，孔尺寸不小于所述尺寸，因?yàn)檩^小的孔將代 表能量的浪費(fèi)，這是由于獲得了小體積的液體輸送。這種膜品質(zhì)導(dǎo)致強(qiáng)大的水輸送能力，從而增強(qiáng)了織物的效果。例如，孔尺寸在 0. 1 i! m和1 i! m之間的膜一般能使用低于10V的電壓進(jìn)行每小時(shí)每平方米幾升的水的輸送。但是，有這樣一些實(shí)施方式，其中較小的孔尺寸是有益的，例如當(dāng)期望小的流速和 高的泵壓時(shí)。
替代地，膜能為優(yōu)選地具有磺酸離子化基團(tuán)的多孔離子交換膜。其具有提供親水 表面的優(yōu)點(diǎn)，并因此促進(jìn)EDL的建立。在替代的實(shí)施方式中，多孔層構(gòu)造成通過(guò)第二種類型的電滲提供水輸送。在這種實(shí)施方式中，多孔層有必要包括導(dǎo)電裝置，該導(dǎo)電裝置成形為以便產(chǎn)生切 向和法向電場(chǎng)分量。實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)的最常見的方法是使多孔層包括具有孔壁的導(dǎo)電裝置，孔壁 相對(duì)于導(dǎo)電層的表面彎曲或傾斜。此外，導(dǎo)電裝置的表面應(yīng)是光滑的，即表面不規(guī)則性不大 于5% d。h ，其中d。h 是正交于導(dǎo)電層的平面測(cè)量的導(dǎo)電裝置的尺寸。這確保了出現(xiàn)定向 的液體輸送。導(dǎo)電裝置的導(dǎo)電介質(zhì)能通過(guò)離子、電子或孔來(lái)導(dǎo)電并能為導(dǎo)體或半導(dǎo)體。盡管 導(dǎo)電介質(zhì)可以為微孔的，但是這將導(dǎo)致減小的液體輸送速度，因此其應(yīng)優(yōu)選地為無(wú)孔的 (non-microporous) 0通過(guò)使用選擇性滲透離子導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)了良好結(jié)果。盡管導(dǎo)電介質(zhì)本身 優(yōu)選地為無(wú)孔的，但是其可構(gòu)成微孔結(jié)構(gòu)的實(shí)心基質(zhì)(或者這樣的實(shí)心基質(zhì)的一部分)。優(yōu)選地，導(dǎo)電裝置為離子交換膜，也可以采用其他類型的導(dǎo)電介質(zhì)。非導(dǎo)電層優(yōu)選 地沉積到導(dǎo)電裝置的每一側(cè)上，以防止導(dǎo)電層和多孔層的導(dǎo)電裝置之間直接接觸。這能通 過(guò)涂層或另外的膜產(chǎn)生技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。替代地，非導(dǎo)電層能通過(guò)對(duì)導(dǎo)電膜施用一些處理，例如 化學(xué)或等離子體處理，使其非導(dǎo)電至某一深度來(lái)產(chǎn)生?？椎拈L(zhǎng)軸應(yīng)正交于或近似正交于膜 表面的平面。如前面所提到的，孔壁應(yīng)是光滑的，即表面不規(guī)則性應(yīng)小于特征直徑(d。hJ的 5%，優(yōu)選為小于d。h 。在復(fù)合膜的情形，即包括導(dǎo)電區(qū)域和非導(dǎo)電區(qū)域的膜的情形中， 特征直徑應(yīng)測(cè)量為導(dǎo)電部分的厚度。導(dǎo)電裝置的孔直徑應(yīng)低于2a。ha,，其中，achar是特征半徑，且等于0. 5d。ha,。優(yōu)選地， 孔直徑在1/8至0. 5a。h 之間。非導(dǎo)電(絕緣)層的厚度優(yōu)選為小于d。h ，最優(yōu)選在0. ldchar 至0. 5d。h 之間。替代地，導(dǎo)電裝置可為紡織結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電纖維，例如光滑圓形截面的離子交換纖維， 應(yīng)用在至少一個(gè)紡織方向上。具有所選截面的任何紗線能用在其它方向，以便以所述間隔 (小于2a。h ，優(yōu)選為在1/8至0. 5achar之間)的距離固定導(dǎo)電裝置。導(dǎo)電裝置的導(dǎo)電性必須比待輸送的液體的導(dǎo)電性高。因此，當(dāng)制造織物時(shí)，應(yīng)基于 最可能與織物接觸的液體，例如汗、鹽水、新鮮水、酒精等來(lái)選擇導(dǎo)電介質(zhì)。因而，可使用與 比方說(shuō)，T恤不同的導(dǎo)電介質(zhì)來(lái)制造帳篷布。與比方說(shuō)，與比方說(shuō)用于在家用車中使用的織 物相比，用于在用于貨運(yùn)運(yùn)輸?shù)能囕v，例如搬運(yùn)貨車中使用的織物將預(yù)計(jì)與更寬范圍的流 體接觸。因此，其可用不同的導(dǎo)電介質(zhì)制造。電信號(hào)發(fā)生器能設(shè)置成施加直流信號(hào)，以便通過(guò)E01或E02來(lái)實(shí)現(xiàn)液體輸送。優(yōu) 選地，當(dāng)設(shè)置成施加直流信號(hào)時(shí)，其以脈沖信號(hào)的形式提供。該信號(hào)能用在由DC引起的副 作用不具有大的影響的情形中，例如在短操作時(shí)間期間或者當(dāng)織物內(nèi)的流體是稀溶液時(shí)。在其它情形，信號(hào)發(fā)生器優(yōu)選地設(shè)置成施加交流電壓以實(shí)現(xiàn)液體傳遞。電信號(hào)能 由具有方形_三角形_鋸齒形_正弦或其它形狀的交流電壓組成。盡管通常需要施加DC信號(hào)以便通過(guò)經(jīng)典電滲實(shí)現(xiàn)液體輸送，但是在多孔層包括 不對(duì)稱膜的情形中，也能使用AC。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，多孔層包括不對(duì)稱膜，且信號(hào)發(fā) 生器設(shè)置成提供AC信號(hào)以通過(guò)經(jīng)典電滲實(shí)現(xiàn)液體輸送。所以，盡管主要關(guān)于產(chǎn)生E02進(jìn)行了描述，但是也能使用下面的AC信號(hào)特性來(lái)在包括不對(duì)稱多孔層的織物中引入經(jīng)典電滲流。當(dāng)通過(guò)E02引起液體輸送時(shí)，頻率必須低于流體動(dòng)力學(xué)頻率。因此，a。h = 1mm給 出 f—隱=1Hz, achar = 100 ii m 給出 f max = 100Hz，而 achar = 10 y m 給出 f max = 10kHz。應(yīng) 優(yōu)選地使用該理論最大值的十分之一的頻率，以便在每個(gè)脈沖中實(shí)現(xiàn)有效的流動(dòng)時(shí)段。對(duì)于對(duì)稱的導(dǎo)電裝置，信號(hào)應(yīng)優(yōu)選地具有工作循環(huán)，且更優(yōu)選地29%的工作循環(huán)。 這意味著強(qiáng)脈沖(其應(yīng)具有在期望的方向上提供E02流的極性)應(yīng)具有信號(hào)周期的29%的 持續(xù)時(shí)間。當(dāng)使用工作循環(huán)時(shí)，信號(hào)應(yīng)優(yōu)選地具有偏移，該偏移選擇成使得平均信號(hào)直流分 量為零。對(duì)于具有破缺對(duì)稱的導(dǎo)電裝置(例如圖3)，能使用對(duì)稱的交流信號(hào)(方形-三角 形_鋸齒形_正弦或其它形狀)。優(yōu)選地，電力應(yīng)以穩(wěn)壓控制機(jī)制輸送，因?yàn)檫@提供最快的極化。信號(hào)也能被沒(méi)有信號(hào)的停頓中斷，在信號(hào)的每N次循環(huán)中能夠發(fā)生這種中斷，N為 等于或大于1的數(shù)字。優(yōu)選地，信號(hào)頻率應(yīng)選擇成高于反向?qū)щ妼訕O化時(shí)間， , Lipol.et^-^其中，L是導(dǎo)電層之間的距離，K是逆德拜長(zhǎng)度(逆EDL厚度)，而D為載流離子 的擴(kuò)散系數(shù)。如果施加了交流或脈沖電信號(hào)，則通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)時(shí)間常數(shù)來(lái)確定最大頻率，
2tm其中v|是液體的動(dòng)力黏度。當(dāng)使用E02輸送液體時(shí)，必須提供大到足以引起SCR的(正常)電勢(shì)降。這意味 著一個(gè)特征粒子直徑兩端的無(wú)量綱電勢(shì)大于一(unity)，這表示為E > 0. 013V/achar另外，切向場(chǎng)分量必須不能太大，否則，SCR耗盡離子，且SCR變得較薄。因而，電 勢(shì)應(yīng)不超過(guò)這里R是氣體常數(shù)，T是溫度，F(xiàn)是法拉第常數(shù)，m是無(wú)量綱常數(shù)，對(duì)于水溶液等于 0.2，而K是逆德拜長(zhǎng)度。為了避免水裂解，SCR的濃度應(yīng)大于水的離子積。因?yàn)镋02對(duì)流抵消極化引起的 濃度降低，所以觀察到其上不存在水裂解的較低的電場(chǎng)強(qiáng)度其中kw = 10_7M是水的離解乘積，而c是液體的離子濃度。此外，還有薄的SCR的條件，其是E02理論的基本原則。這給出以下表達(dá)
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根據(jù)這些條件，對(duì)于某一系統(tǒng)，能計(jì)算E02出現(xiàn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的間隔。該間隔取決于 離子濃度和導(dǎo)電裝置的尺寸等。為了減小導(dǎo)電層上的電荷積聚，驅(qū)動(dòng)AC或DC信號(hào)能被沒(méi)有電信號(hào)的時(shí)段，或者短 路導(dǎo)電層(在這種實(shí)施方式中，導(dǎo)電層通過(guò)低電阻導(dǎo)線，例如通過(guò)繼電器來(lái)連接)，或者通 過(guò)與帶電導(dǎo)電層建立相反的電壓脈沖中斷。在一個(gè)實(shí)施方式中，帶電導(dǎo)電層建立的電壓被 電子監(jiān)控，且數(shù)據(jù)用于(電子地)計(jì)算去極化時(shí)段的持續(xù)時(shí)間和性質(zhì)。去極化時(shí)段一般持 續(xù)0. 1秒至5秒，且每1-200秒出現(xiàn)，但是能根據(jù)織物的性質(zhì)使用其它值。在另一實(shí)施方式 中，能基于定位在織物內(nèi)的電導(dǎo)傳感器的反饋來(lái)控制控制液體輸送的電信號(hào)。優(yōu)選地，信號(hào)發(fā)生器也能設(shè)置成施加進(jìn)一步的信號(hào)，其足以引起至少一個(gè)導(dǎo)電層 的加熱?？刂蒲b置優(yōu)選地為電子設(shè)備，例如微芯片或計(jì)算機(jī)，且其能自動(dòng)地或手動(dòng)地操作。 如前面提到的，這能基于從織物傳感器，例如微傳感器獲得的系統(tǒng)性能的信息來(lái)完成。另一方面，本發(fā)明提供了一種在織物內(nèi)輸送液體并加熱所述織物的方法，所述織 物包括夾在兩個(gè)導(dǎo)電層之間的多孔層，所述方法包括以下步驟在所述多孔層上施加信號(hào) 以通過(guò)電滲實(shí)現(xiàn)液體輸送以及在導(dǎo)電層中的至少一個(gè)上施加信號(hào)以實(shí)現(xiàn)加熱。所施加的信號(hào)能具有上面列出的任何特性。優(yōu)選地，該方法還包括下述步驟從傳感器獲得關(guān)于織物的操作狀況的信息并基 于該信息控制液體輸送和加熱信號(hào)。傳感器能用于提供關(guān)于環(huán)境狀況、生理狀況、織物內(nèi)的 電特性、織物上的壓力和張力等的信息?？蛇x地，信號(hào)能響應(yīng)于手動(dòng)操作而被施加。根據(jù)本發(fā)明的織物具有許多潛在的用途。非全面的列舉提供如下。體育運(yùn)動(dòng)健康.服裝.床襯料.鞋.電子設(shè)備.帳篷.地毯.睡袋防護(hù)建筑.制月艮.墻.帳篷.屋頂.鞋.游泳館.電子設(shè)備.存儲(chǔ)運(yùn)輸工業(yè)/工程.飛機(jī).存儲(chǔ)帳篷.船.貨柜.集裝箱.電子器件.汽車.土工織物
.跑道，道路.功能性服裝其它.收集凝結(jié)水.液體分離.過(guò)濾這些都是溫度和濕度控制能提供優(yōu)點(diǎn)的情形。在服裝，例如設(shè)計(jì)用于極端條件的 戶外服裝中使用所述織物是特別有利的。本發(fā)明的織物的另一優(yōu)選的用途是在存儲(chǔ)材料中，例如防水帆布和帳篷，意欲在 零度以下的溫度中使用或保護(hù)溫度敏感設(shè)備?？椢镞€能優(yōu)選地在汽車內(nèi)部以及其它機(jī)動(dòng)路面交通工具中使用，以提高乘員舒適 性。例如，汽車座椅，特別是在冷的氣候中使用的那些汽車座椅常常具有加熱功能，該加熱 功能通常通過(guò)座椅內(nèi)的加熱板來(lái)提供。通過(guò)用本發(fā)明的織物覆蓋汽車座椅的至少一部分， 不需要分離的加熱元件，且汽車座椅還能通過(guò)從汽車座椅表面去除液體而給使用者提供更 大的舒適性。因而，該織物提供熱和液體輸送而沒(méi)有明顯地增加汽車座椅的體積或重量，且 比目前市售的汽車座椅加熱和冷卻設(shè)備便宜且簡(jiǎn)單。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明的織物用在交通工具座椅中。但是，織物還可以用 在交通工具內(nèi)部?jī)?nèi)的任何其它表面上。“交通工具內(nèi)部”指的是在行進(jìn)過(guò)程中交通工具的由 人占用的區(qū)域，即交通工具的艙室區(qū)域。本發(fā)明的織物可用在諸如交通工具內(nèi)壁、地板或天 花板的表面上。術(shù)語(yǔ)“交通工具”意在涵蓋所有機(jī)動(dòng)路面交通工具，例如汽車、卡車、公共汽車等。能在交通工具主體內(nèi)包括電信號(hào)發(fā)生器和電源，且它們可與交通工具的其它部件 成為一體。但是，優(yōu)選地，電信號(hào)發(fā)生器位于織物內(nèi)。這減少所需的布線的量，且增加在任 何維護(hù)或修理工作的過(guò)程中定位并修理信號(hào)發(fā)生器的方便性。在一個(gè)實(shí)施方式中，如上所 述，織物包括連接到信號(hào)發(fā)生器的電源，例如電池或太陽(yáng)電池板。但是，可選地，例如，能使 用單個(gè)電源來(lái)不僅對(duì)本發(fā)明的織物供電，而且也對(duì)交通工具內(nèi)的其它電子設(shè)備供電。在這 種實(shí)施方式中，織物優(yōu)選地由汽車電池供電。因此，另一方面，本發(fā)明提供了交通工具內(nèi)部中的織物，該織物包括第一導(dǎo)電層 和第二導(dǎo)電層；至少一個(gè)多孔層，其位于第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，所述多孔層的孔在 與所述導(dǎo)電層大致垂直的方向上延伸；所述導(dǎo)電層連接到電信號(hào)發(fā)生器，從而在使用中，能 在所述多孔層上施加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物上的液體的定向流動(dòng)，且還能沿導(dǎo)電層中的至 少一個(gè)施加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物的加熱。另一方面，本發(fā)明提供了交通工具內(nèi)部?jī)?nèi)的織物，該織物包括第一導(dǎo)電層和第二 導(dǎo)電層；至少一個(gè)多孔層，其位于所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間，所述多孔層的孔 在與所述導(dǎo)電層大致垂直的方向上延伸；以及至少一個(gè)電接觸，其聯(lián)接到每一個(gè)導(dǎo)電層，以 便連接到電信號(hào)發(fā)生器，從而在使用時(shí)能在所述多孔層上施加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物上的 液體的定向流動(dòng)，以及至少一個(gè)額外的電接觸，其聯(lián)接到導(dǎo)電層中的至少一個(gè)，以便連接到 電信號(hào)發(fā)生器，從而在使用時(shí)能沿導(dǎo)電層中的至少一個(gè)施加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物的加熱。又一方面，本發(fā)明提供了一種在織物內(nèi)輸送液體并加熱所述織物的方法，所述織物位于交通工具內(nèi)部中，并包括夾在兩個(gè)導(dǎo)電層之間的多孔層，所述方法包括以下步驟在 多孔層上施加信號(hào)以通過(guò)電滲實(shí)現(xiàn)液體輸送，以及在導(dǎo)電層中的至少一個(gè)上施加信號(hào)以實(shí) 現(xiàn)加熱。


現(xiàn)將僅通過(guò)舉例并參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的織物；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式的織物；圖2a示出了圖2的織物的另一用途；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的織物，其中通過(guò)第二種類型的電滲來(lái)實(shí)現(xiàn)水輸送；圖4示出了本發(fā)明的又一實(shí)施方式，其中通過(guò)第二種類型的電滲來(lái)實(shí)現(xiàn)水輸送；圖5示出了圖4的導(dǎo)電裝置的平面圖；圖6示出了表示設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的織物的區(qū)域的交通工具的示意圖；圖7示出了包括根據(jù)本發(fā)明的織物的汽車座椅。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的織物10。導(dǎo)電層12a、12b把多孔層14夾在中間。電接 觸13a_d聯(lián)接到導(dǎo)電層12a、12b。這些電接觸是塞柱，而塞柱則連接到電信號(hào)發(fā)生器15。電 接觸13a和13b分別以相對(duì)的關(guān)系定位在導(dǎo)電層12a、12b上，而電接觸13c和13d定位在 導(dǎo)電層12b的任一端。電接觸13a_d連接到電信號(hào)發(fā)生器15，從而電壓能施加在接觸13a 和13b之間，以便在多孔層14上產(chǎn)生電勢(shì)差，且從而電勢(shì)差能施加在接觸13c和13d之間， 從而允許電流沿導(dǎo)電層12b流動(dòng)，因此在織物內(nèi)產(chǎn)生熱。當(dāng)電壓施加在接觸13a和13b上時(shí)，多孔層14內(nèi)將出現(xiàn)流體的定向輸送，取決于 電信號(hào)發(fā)生器15所產(chǎn)生的信號(hào)，該定向輸送的流體朝導(dǎo)電層12a或12b移動(dòng)。因此，該織物能用于將流體導(dǎo)向織物10的任一側(cè)，并進(jìn)一步加熱織物。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的在服裝中使用的織物20。在該實(shí)施方式中，通過(guò)經(jīng)典電 滲進(jìn)行液體輸送。多孔層24通過(guò)一層或多層布提供。在多孔層24的任一側(cè)上，導(dǎo)電層22a、 22b被紡入織物內(nèi)，在使用中，織物20靠著穿著者的皮膚21擱置。當(dāng)身體排出汗液時(shí)，液體 透進(jìn)織物的多孔層24內(nèi)，從而使其潮濕。通過(guò)在導(dǎo)電層22a、22b上施加電壓，水在遠(yuǎn)離身 體的方向上被驅(qū)出多孔層24的皮膚側(cè)。這將引起水朝衣服的外側(cè)積聚，該積聚的水隨后通 過(guò)由于來(lái)自周圍環(huán)境而不是人體的熱而導(dǎo)致的蒸發(fā)去除。通過(guò)由電池27供電的電信號(hào)發(fā)生器/控制裝置25施加電壓。該發(fā)生器25還能用 于提供沿導(dǎo)電層22b的電壓。在此情形，僅使用導(dǎo)電層和信號(hào)發(fā)生器之間的一個(gè)額外的連 接來(lái)提供該加熱功能?？椢?0因此能用于輔助汗液遠(yuǎn)離身體的水輸送，且起到對(duì)穿著者提 供熱的額外的功能。盡管在圖2中，加熱層示出為離皮膚21最近的導(dǎo)電層22b，但是，當(dāng)然 也可以連接信號(hào)發(fā)生器/控制裝置25，從而導(dǎo)電層22a用于加熱織物。這在利用熱來(lái)輔助 汗液蒸發(fā)時(shí)是有益的。此外，還可以對(duì)導(dǎo)電層22a、22b進(jìn)行連接，從而這兩層都能提供熱。在圖2中，電信號(hào)發(fā)生器/控制裝置25設(shè)置成發(fā)射窗口 29中所示的信號(hào)。由相 反極性的脈沖中斷的此系列的單向脈沖將引發(fā)多孔層24內(nèi)的經(jīng)典電滲流。使用脈沖而不是連續(xù)電流，并包括相反極性的周期脈沖，有助于減少在使用DC信號(hào)時(shí)可能發(fā)生的不想要 的副作用。圖2a示出了在汽車座椅的靠背中使用的相同的織物20。因此其中適當(dāng)?shù)厥褂昧?相同的參考數(shù)字。通過(guò)一層或多層布提供多孔層24。在多孔層24的任一側(cè)上，導(dǎo)電層22a、 22b紡入織物中。在使用中，使用者28的身體靠著織物20。當(dāng)身體排出汗液時(shí)，液體透入 織物的多孔層24內(nèi)，使其潮濕。通過(guò)在導(dǎo)電層22a、22b上施加電壓，水在遠(yuǎn)離身體的方向 上被驅(qū)出多孔層24的皮膚側(cè)。通過(guò)由電池27供電的電信號(hào)發(fā)生器/控制裝置25施加電壓。該發(fā)生器25還能用 于提供沿導(dǎo)電層22b的電壓。在此情形，僅使用導(dǎo)電層和信號(hào)發(fā)生器之間的一個(gè)額外的連 接來(lái)提供該加熱功能?？椢?0因此能用于輔助汗液遠(yuǎn)離身體的水輸送，且起到對(duì)座椅的占 用者提供熱的額外的功能。盡管在圖2a中，加熱層示出為離使用者28最近的導(dǎo)電層22b， 但是，當(dāng)然也可以連接信號(hào)發(fā)生器/控制裝置25，從而導(dǎo)電層22a用于加熱織物。此外，還 可以對(duì)導(dǎo)電層22a、22b進(jìn)行連接，從而這兩層都能提供熱。在圖2a中，電信號(hào)發(fā)生器/控制裝置25設(shè)置成發(fā)射窗口 29中所示的信號(hào)。由相 反極性的脈沖中斷的此系列的單向脈沖將引發(fā)多孔層24內(nèi)的經(jīng)典電滲流。使用脈沖而不 是連續(xù)電流，并包括相反極性的周期脈沖，有助于減少在使用DC信號(hào)時(shí)可能發(fā)生的不想要 的副作用。在使用者已經(jīng)騰出汽車座椅之后，該信號(hào)能被反相以使汗液向后跨過(guò)多孔層24 到達(dá)電極22b。隨后，電信號(hào)發(fā)生器25能在該電極22b上施加電壓，以便輔助流體蒸發(fā)。圖3示出了又一織物30，其中通過(guò)第二種類型的電滲進(jìn)行水輸送。這里，在多孔層 34的任一側(cè)上設(shè)置導(dǎo)電層32a、32b。在此情形中，多孔層34由夾在非導(dǎo)電多孔層35之間 的多孔導(dǎo)電裝置33組成，非導(dǎo)電多孔層35將導(dǎo)電裝置33與導(dǎo)電層32a、32b分開。為了簡(jiǎn) 化，沒(méi)有示出到電信號(hào)發(fā)生器的電連接。但是，電信號(hào)發(fā)生器將連接到導(dǎo)電層32a、32b，從而 能在多孔層34上以及沿著多孔電極層32a、32b中的一個(gè)或兩者施加電場(chǎng)。導(dǎo)電裝置33為具有下述孔的膜，所述孔的尺寸沿其厚度變化，從而孔壁相對(duì)于在 多孔層34上施加的電場(chǎng)傾斜。此外，孔壁是光滑的，因此導(dǎo)電裝置33允許通過(guò)第二種類型 的電滲進(jìn)行水輸送?？椢?0還包括定位在導(dǎo)電層32a外側(cè)的吸收層38。該層38能用于吸收輸送通過(guò) 多孔層34的液體。能使用許多其它形式的多孔導(dǎo)電裝置，以便實(shí)現(xiàn)第二種類型的電滲。在圖4中，以紡入織物40內(nèi)的光滑柱狀纖維形式提供導(dǎo)電裝置43。在其它紡織方 向上使用了較薄的非導(dǎo)電纖維46，以便以彼此相距略微小于a。h 的距離固定導(dǎo)電纖維。在 該實(shí)施方式中，還示出了非導(dǎo)電多孔層34和導(dǎo)電層32。圖5示出了圖4的紡織層的平面圖，圖4示出了導(dǎo)電纖維43和非導(dǎo)電纖維46之 間的間隔和布置。在這些實(shí)施方式中的每一個(gè)中，導(dǎo)電電極層32的任一個(gè)或者兩者都能用 來(lái)加熱織物。如上面所提到的，本發(fā)明的織物能用在許多不同的應(yīng)用中。一個(gè)有利的使用是在 交通工具內(nèi)。圖6示出了交通工具100的示意圖，在此情形中為標(biāo)準(zhǔn)的四座椅汽車。本發(fā)明的織 物能安放在交通工具內(nèi)部120內(nèi)的許多位置處。交通工具內(nèi)部120被分為交通工具100的艙室。這是汽車的在行進(jìn)的過(guò)程中乘員所坐的區(qū)域。還提供了汽車座椅122上的織物，該織 物也能包括在艙室區(qū)域120的地板、車頂和壁的材料中。在交通工具，例如公共汽車內(nèi)，其 中駕駛員可能位于遠(yuǎn)離乘客的位置，交通工具內(nèi)部將包括乘客座位區(qū)域以及駕駛員艙室。圖7示出了由頭枕221、靠背222、座椅223和扶手224組成的汽車座椅200。本發(fā) 明的織物能用來(lái)覆蓋整個(gè)座椅200或只覆蓋座椅200的某些區(qū)域。在圖7中，陰影部分表 示了使用了織物的地方。這些是座椅200的使用者可能與座椅表面接觸的區(qū)域，因此將最 受益于織物的加熱和水輸送功能。未示出的傳感器能包括在織物中，以允許控制裝置基于 特定條件來(lái)調(diào)節(jié)織物的操作。例如，如果傳感器檢測(cè)到濕氣，則導(dǎo)電層能被操作以引起水輸 送，以確保濕氣從使用者的身體移走。能使用壓力傳感器來(lái)檢測(cè)使用者離開座椅的時(shí)間，使 得控制裝置能夠操作導(dǎo)電層來(lái)將流體輸送回到汽車座椅表面并加熱和蒸發(fā)該流體。能在加 熱之前使用吸收層來(lái)保持所輸送的汗液。替代地，如果溫度傳感器檢測(cè)到溫度低于預(yù)定溫 度或使用者確定的溫度，則能進(jìn)入加熱時(shí)段。因此，本發(fā)明提供了一種功能非常多的織物，其能用于在各種應(yīng)用中輸送流體并 產(chǎn)生熱。實(shí)施例對(duì)織物在透氣的汽車座椅內(nèi)的水輸送的效率進(jìn)行了試驗(yàn)。采用了以下織物樣品按重量計(jì)30%的聚酰亞胺鋼絲織物，用親水表面處理層壓到100微米厚的聚偏二 氟乙烯(PVDF)膜的每一側(cè)上且孔尺寸為0. 1微米。將樣品織物放在與在透氣的汽車座椅中使用的相同類型的多孔泡沫上并用濕布 覆蓋。將設(shè)計(jì)成模擬坐在汽車座椅上的人的人體模型放在布的上面。在不使用本發(fā)明的織 物的透氣座椅上進(jìn)行相同的試驗(yàn)，結(jié)果是去除了布的20-40%的水含量，且在開始干燥之后 使用20-40W的能量(當(dāng)其使用更多的功率時(shí))。下表示出了使用本發(fā)明的織物獲得的結(jié)果。其示出了使用本發(fā)明的織物在較低的 功率消耗下能實(shí)現(xiàn)相等或更大的水輸送。
權(quán)利要求
一種織物，包括第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層；至少一個(gè)多孔層，位于所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間，所述多孔層的孔在與所述導(dǎo)電層大致垂直的方向上延伸；所述導(dǎo)電層連接到電信號(hào)發(fā)生器，從而在使用中，電壓能施加在所述多孔層上，以實(shí)現(xiàn)所述織物上的液體的定向流動(dòng)，并且還能沿所述導(dǎo)電層中的至少一個(gè)施加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物的加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的織物，其中所述電信號(hào)發(fā)生器位于所述織物內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的織物，其中所述導(dǎo)電層通過(guò)電接觸連接到所述信號(hào)發(fā)生器。
4.如權(quán)利要求3所述的織物，其中每一個(gè)導(dǎo)電層包括第一電接觸，且至少一個(gè)導(dǎo)電層 還包括額外的電接觸，所述第一電接觸連接到所述電信號(hào)發(fā)生器，以便在使用中在所述多孔層上施加電壓，并且所述額外的電接觸連接到所述電信號(hào)發(fā)生器，以便與相關(guān)的所述第一電接觸一起操 作，以在使用中沿至少一個(gè)導(dǎo)電層施加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物的加熱。
5.一種織物，包括第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層；至少一個(gè)多孔層，位于所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間，所述多孔層的孔在與 所述導(dǎo)電層大致垂直的方向上延伸；以及電接觸，聯(lián)接到所述導(dǎo)電層，以連接到電信號(hào)發(fā)生器，從而在使用中， 電壓能施加在所述多孔層上，以實(shí)現(xiàn)所述織物上的液體的定向流動(dòng)，以及 至少一個(gè)額外的接觸，聯(lián)接到所述導(dǎo)電層中的至少一個(gè)，以連接到電信號(hào)發(fā)生器，從而 在使用中，能沿所述導(dǎo)電層中的至少一個(gè)施加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物的加熱。
6.如權(quán)利要求5所述的織物，還包括電信號(hào)發(fā)生器，所述電信號(hào)發(fā)生器通過(guò)所述接觸 連接到所述導(dǎo)電層，并且設(shè)置成對(duì)所述導(dǎo)電層提供電壓，以實(shí)現(xiàn)液體輸送和加熱。
7.如權(quán)利要求4、5或6所述的織物，其中兩個(gè)額外的接觸聯(lián)接到至少一個(gè)導(dǎo)電層。
8.如權(quán)利要求4、5或6所述的織物，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層包括至少 一個(gè)額外的接觸。
9.如任一前述權(quán)利要求所述的織物，其中所述導(dǎo)電層為按重量計(jì)金屬含量在 3% -100%之間的金屬絲紡織織物。
10.如權(quán)利要求9所述的織物，其中所述導(dǎo)電層的金屬含量按重量計(jì)在15%至45%之間。
11.如權(quán)利要求9或10所述的織物，其中所述導(dǎo)電層包括鋼、鉻鎳鐵合金或鈦。
12.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的織物，其中所述導(dǎo)電層由碳纖維、金屬網(wǎng)、紡織或 無(wú)紡多孔膜、碳或金屬充填聚合物或固有導(dǎo)電聚合物構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的織物，其中額外的刺繡金屬結(jié)構(gòu)被設(shè)置為與在使 用中實(shí)現(xiàn)所述織物的加熱的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層接觸。
14.如權(quán)利要求9、10或11所述的織物，其中在使用中實(shí)現(xiàn)所述織物的加熱的所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層的金屬含量按重量計(jì)在50%至100%之間。
15.如任一前述權(quán)利要求所述的織物，其中所述導(dǎo)電層包含銀紗線。
16.如任一前述權(quán)利要求所述的織物，還包括一個(gè)或多個(gè)吸收層。
17.如任一前述權(quán)利要求所述的織物，還包括在所述多孔層的至少一側(cè)上的保護(hù)層。
18.如任一前述權(quán)利要求所述的織物，還包括電絕緣層，所述電絕緣層位于所述多孔層 和所述第一導(dǎo)電層和/或所述第二導(dǎo)電層之間。
19.如任一前述權(quán)利要求所述的織物，其中所述層被層壓在一起。
20.如任一前述權(quán)利要求所述的織物，其中所述多孔層構(gòu)造成通過(guò)經(jīng)典電滲來(lái)提供液 體輸送。
21.如權(quán)利要求20所述的織物，其中所述多孔層為由疏水聚合物制成的多孔膜。
22.如權(quán)利要求21所述的織物，其中所述多孔膜由聚乙烯制成。
23.如權(quán)利要求21或22所述的織物，其中所述膜用親水表面處理來(lái)處理。
24.如權(quán)利要求23所述的織物，其中所述處理將磺酸基團(tuán)引入到孔表面上。
25.如權(quán)利要求21-24中任一項(xiàng)所述的織物，其中所述膜的平均孔尺寸在0.03 μ m至 10 μ m之間。
26.如權(quán)利要求25所述的織物，其中所述膜的平均孔尺寸在0.Ιμπι至Ιμπι之間。
27.如權(quán)利要求20所述的織物，其中所述多孔層為多孔離子交換膜。
28.如權(quán)利要求27所述的織物，其中所述多孔離子交換膜具有磺酸離子基團(tuán)。
29.如權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的織物，其中所述多孔層構(gòu)造成通過(guò)第二種類型的 電滲來(lái)提供液體輸送。
30.如權(quán)利要求29所述的織物，其中所述多孔層包括導(dǎo)電裝置，所述導(dǎo)電裝置的孔壁 相對(duì)于所述導(dǎo)電層的表面彎曲或傾斜且表面不規(guī)則性不大于5% d。h 。
31.如權(quán)利要求29或30所述的織物，其中所述導(dǎo)電裝置的孔直徑小于2a。ha,。
32.如從屬于權(quán)利要求1或6時(shí)的任一前述權(quán)利要求所述的織物，還包括用于控制所述 信號(hào)發(fā)生器的控制裝置。
33.如權(quán)利要求32所述的織物，還包括傳感器，所述控制裝置適合于從所述傳感器獲 得信息并相應(yīng)地調(diào)節(jié)所述信號(hào)發(fā)生器的輸出。
34.如權(quán)利要求33所述的織物，其中所述傳感器包括溫度、濕度、生理或電子傳感器。
35.如從屬于權(quán)利要求1或6時(shí)的任一前述權(quán)利要求所述的織物，其中所述電信號(hào)發(fā)生 器設(shè)置成提供DC信號(hào)以實(shí)現(xiàn)液體輸送。
36.如從屬于引用權(quán)利要求1或6時(shí)的權(quán)利要求20-28中任一項(xiàng)時(shí)的任一前述權(quán)利要 求所述的織物，其中所述多孔層包括非對(duì)稱膜，且所述信號(hào)發(fā)生器設(shè)置成提供AC信號(hào)以實(shí) 現(xiàn)液體輸送。
37.一種在織物內(nèi)輸送液體并加熱所述織物的方法，所述織物包括夾在兩個(gè)導(dǎo)電層之 間的多孔層，所述方法包括以下步驟在所述多孔層上施加信號(hào)，以通過(guò)電滲實(shí)現(xiàn)液體輸送；以及在所述導(dǎo)電層中的至少一個(gè)上施加信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)加熱。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述方法還包括以下步驟從傳感器獲得關(guān)于操作條件的信息；以及基于該信息控制液體輸送信號(hào)和加熱信號(hào)。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其中響應(yīng)于手動(dòng)控制施加所述信號(hào)。
40.服裝，其包括如權(quán)利要求1-36中任一項(xiàng)所述的織物。
41.交通工具，其內(nèi)部包括如權(quán)利要求1-36中任一項(xiàng)所述的織物。
全文摘要
一種織物(10)，包括第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層(12a、12b)；至少一個(gè)多孔層(14)，位于第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層(12a、12b)之間，所述多孔層(14)的孔在與所述導(dǎo)電層(12a、12b)大致垂直的方向上延伸；所述導(dǎo)電層(12a、12b)連接到電信號(hào)發(fā)生器(15)，從而在使用中電壓能施加在所述多孔層(14)上，以實(shí)現(xiàn)所述織物(10)上的液體的定向流動(dòng)，且還能沿導(dǎo)電層(12a、12b)中的至少一個(gè)施加電壓，以實(shí)現(xiàn)所述織物(10)的加熱。
文檔編號(hào)A41D13/05GK101854819SQ200880103856
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者佩爾·阿爾內(nèi)·利斯利恩, 托爾莫德·沃爾戴恩, 特朗德·海爾達(dá)爾 申請(qǐng)人:奧斯莫泰克斯股份有限公司