液态金属柔性热敷实验研究及仿真分析

关键词：生物传热 热敷 液态金属 关节炎 仿真分析 

摘要：目的利用液态金属和导热硅橡胶制备柔性电热膜进行相关实验,探究其对人体肘关节皮肤加热效果。利用计算机仿真方法对简化模型进行数值模拟,分析其加热过程中温度场,为基于液态金属导线的热敷临床应用提供实验依据。方法采用3D打印和模板方法制备含硅橡胶管的柔性弹性膜,并通过管内灌注镓铟锡合金形成液态电阻加热丝,将制备的液态金属柔性膜贴敷肘关节,实验研究不同加热功率下热敷性能,最后利用数值模拟方法分析液态金属热敷过程中机体温度变化规律。结果液态金属柔性膜具有显著的加热效果,在加热功率2.4W并持续900s后,肘关节表皮温度达到37.6℃;而当加热功率5.4W并持续700s后,表皮温度高达42.8℃。结论本文提出的可拉伸柔性液态金属电热膜可对各种弯曲状态下肘部实施热敷,通过改善电热膜内层热导率可显著提升其传热性能,为人体表皮热敷提供了新思路。

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