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液態(tài)金屬柔性熱敷實(shí)驗(yàn)研究及仿真分析
關(guān)鍵詞：生物傳熱 熱敷 液態(tài)金屬 關(guān)節(jié)炎 仿真分析
摘要：目的利用液態(tài)金屬和導(dǎo)熱硅橡膠制備柔性電熱膜進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn),探究其對人體肘關(guān)節(jié)皮膚加熱效果。利用計(jì)算機(jī)仿真方法對簡化模型進(jìn)行數(shù)值模擬,分析其加熱過程中溫度場,為基于液態(tài)金屬導(dǎo)線的熱敷臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。方法采用3D打印和模板方法制備含硅橡膠管的柔性彈性膜,并通過管內(nèi)灌注鎵銦錫合金形成液態(tài)電阻加熱絲,將制備的液態(tài)金屬柔性膜貼敷肘關(guān)節(jié),實(shí)驗(yàn)研究不同加熱功率下熱敷性能,最后利用數(shù)值模擬方法分析液態(tài)金屬熱敷過程中機(jī)體溫度變化規(guī)律。結(jié)果液態(tài)金屬柔性膜具有顯著的加熱效果,在加熱功率2.4W并持續(xù)900s后,肘關(guān)節(jié)表皮溫度達(dá)到37.6℃;而當(dāng)加熱功率5.4W并持續(xù)700s后,表皮溫度高達(dá)42.8℃。結(jié)論本文提出的可拉伸柔性液態(tài)金屬電熱膜可對各種彎曲狀態(tài)下肘部實(shí)施熱敷,通過改善電熱膜內(nèi)層熱導(dǎo)率可顯著提升其傳熱性能,為人體表皮熱敷提供了新思路。
北京生物醫(yī)學(xué)工程雜志要求:
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