CN105539368A - 一种基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统 - Google Patents

一种基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统 Download PDF

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冯冠平
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/023—Cleaning windscreens, windows or optical devices including defroster or demisting means
    • B60S1/026—Cleaning windscreens, windows or optical devices including defroster or demisting means using electrical means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields

Abstract

本发明涉及一种基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，具有汽车玻璃除霜功能，包括汽车挡风玻璃，还包括相连接的石墨烯发热膜组件和发热控制器，所述石墨烯发热膜组件包括石墨烯发热片和用于封装石墨烯发热片的粘贴膜层，所述石墨烯发热膜组件通过粘贴膜层贴设于汽车挡风玻璃内侧，进行除霜时，发热控制器控制石墨烯发热膜组件的工作状态及温度，加热汽车挡风玻璃。与现有技术相比，本发明具有加热快速、环保节能等优点。

Description

一种基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统
技术领域
本发明涉及玻璃产品的除霜领域，尤其是涉及一种基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统。
背景技术
随着汽车的普及，拥有车辆的人家越来越多，但是，有车库的人家却很少，冬天车辆停放在露天，在室外停放一夜之后，第二天风挡玻璃经常会出现结霜现象，想要除去霜并不是很容易，尤其在北方的冬季，汽车霜冻严重，对司机造成了很大的困扰。现有汽车玻璃除霜一般采用汽车吹风或通过开汽车空调的方式除霜，这种除霜方式对于轻微的霜雾有效果，但对于比较严重的霜冻就束手无策了。另有一种除霜方式是采用刮刀对车窗结霜处强力除霜，这种方法直接又快速，但容易损伤玻璃，效果不好。因为冬天风比较大，霜里会有许多细小的灰尘，使用工具刮霜的结果就等于用细砂纸打磨玻璃，会使车窗变成毛玻璃。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种加热快速、环保节能的基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，具有汽车玻璃除霜功能，包括汽车挡风玻璃，还包括相连接的石墨烯发热膜组件和发热控制器，所述石墨烯发热膜组件包括石墨烯发热片和用于封装石墨烯发热片的粘贴膜层，所述石墨烯发热膜组件通过粘贴膜层贴设于汽车挡风玻璃内侧，
进行除霜时，发热控制器控制石墨烯发热膜组件的工作状态及温度，加热汽车挡风玻璃。
所述石墨烯发热片包括石墨烯发热膜层和封装所述石墨烯发热膜层的绝缘保护层。
所述石墨烯发热膜层通过控制导线与发热控制器连接，所述控制导线与石墨烯发热膜层的连接处封装于绝缘保护层内。
所述石墨烯发热膜层的厚度为0.335nm。
所述石墨烯发热膜组件通过电源导线与车内供电单元连接。
所述车内供电单元包括阅读灯。
所述发热控制器位于车内靠近司机的位置。
所述汽车挡风玻璃为前挡风玻璃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明在汽车挡风玻璃上粘贴石墨烯发热膜组件，可由发热控制器进行温度控制、操作控制等，不影响车内外观的同时，具有加热快速、环保节能、耗能低、无污染的特点。
2)石墨烯发热膜组件采用三层设计，中间层为石墨烯发热膜层，外面两层分别为绝缘保护层和粘贴膜层，保护石墨烯发热膜的同时可方便粘贴于汽车玻璃上。
3)石墨烯发热膜发热效果好，可快速除霜，即使在冻结列的环境下也轻松快速达到除霜效果，相比传统除霜方式除霜快速，除霜效果明显，可是用于各种恶劣环境下的除霜。
4)电源导线与控制导线采用隐蔽布线方式，通过汽车前排阅读灯或汽车方向盘喇叭、钥匙等地方进行布线，不对汽车美观造成任何影响，实施简单方便。
5)控制器可放置于汽车前挡风玻璃下方靠近司机的位置，操作灵活方便，控制器外观设计参考其车内饰品进行设计，既可用于控制石墨烯发热膜工作及温度控制，又可用作其车内饰品，实用美观。
6)加热源采用石墨烯，是目前发现的硬度最高、韧性最强、厚度最薄的纳米材料，导电性能比普通到电介质高出80％，能量转化率极高，是目前世界上最节能的环保材料，本产品可3秒快速升温，10秒就能升温到35°。
7)石墨烯不但没任何有害的辐射，而且它发出的远红外辐射波还有例人体健康,在除霜的同时，其发出的远红外辐射波对人体也起到保健的作用，一举二得。
8)由于石墨烯加热膜的材质特点，断裂强度高达130Gpa，还可对挡风玻璃起到防暴、防断裂的功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明石墨烯发热膜组件的结构示意图；
图3为本发明发热控制器的结构示意图；
图4为本发明石墨烯加热膜的外观示意图；
图5为本发明石墨烯加热膜的工作示意图；
图6为本发明不同尺寸石墨烯加热膜的发热红外成像图；
图7为碳纤维发热红外成像图。
图中：1为汽车前排阅读灯，2为电源导线，3为汽车内顶棚，4为汽车前挡风玻璃，5为控制导线，6为发热控制器，7为石墨烯发热膜组件，71为粘贴膜层，72为石墨烯发热膜层，73为绝缘保护层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，具有汽车玻璃除霜功能，包括汽车挡风玻璃以及相连接的石墨烯发热膜组件7和发热控制器6，发热控制器6控制石墨烯发热膜组件7的工作状态及温度，加热汽车挡风玻璃，达到快速、方便除霜的目的。
本实施例中，整个发热挡风玻璃系统设置于汽车内顶棚3下方，汽车挡风玻璃为汽车前挡风玻璃4，在其它实施例中，也可为汽车其它位置的挡风玻璃。
如图2所示，石墨烯发热膜组件7包括石墨烯发热片和用于封装石墨烯发热片的粘贴膜层71，石墨烯发热膜组件7通过粘贴膜层71贴设于汽车挡风玻璃内侧。石墨烯发热片包括石墨烯发热膜层72和封装石墨烯发热膜层72的绝缘保护层73。石墨烯发热膜层72通过控制导线5与发热控制器6连接，控制导线5与石墨烯发热膜层732的连接处封装于绝缘保护层73内。石墨烯发热膜组件7通过电源导线2与车内供电单元连接，通过电源导线获取电能，并将电能转换为热能。本实施例中，车内供电单元为汽车前排阅读灯1。石墨烯发热膜组件7可根据挡风玻璃大小的不同进行尺寸设计并制作。
电源导线2与控制导线5可采用隐蔽布线方式，通过汽车前排阅读灯或汽车方向盘喇叭、钥匙等地方进行布线，不对汽车美观造成任何影响，实施简单方便。
发热控制器6位于汽车前挡风玻璃4下方靠近司机的位置，可根据需要设计成车内饰品形状，既能方便司机操作，又可用于车内装饰，如图3所示为发热控制器6的一种具体结构示意图，设计时尚新颖，集艺术与实用功能于一体。
本发明所采用的石墨烯加热膜具有以下特性：
高机械强度：石墨烯厚度仅为0.335nm，杨氏模量高达1TPa，断裂强度高达130GPa；
高导电性：石墨烯厚度仅为0.335nm，杨氏模量高达1TPa，断裂强度高达130GPa；
高导热性：单层石墨烯的导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管(3000～3500W/m·K)和金刚石(1000～2200W/m·K)；石墨烯可耐受1～2亿A/平方厘米的电流度，比铜高6个数量级(100-600A/平方厘米)；
其他性能：高比表面积，理论值可达2630m2/g；单层石墨烯的厚度只有0.335纳米，高透光度；有良好的化学稳定性。
石墨烯加热膜能够满足：低电压(3.7v)就可产生较高的温度(20℃－100℃)、面发热且温度均匀、柔性可弯曲、重量轻、发热快、散热快、电热转换效率高(大于99％)、单位面积功率大、没有对人体有害的辐射等市场需求。
如图4-5所示为石墨烯加热膜的外观及其工作示意图，石墨烯加热膜的加热均匀性良好，通过汇流条和内电极的设置，使用低电压供电，可以采用日用的锂电池，1分钟内即可迅速加热至70-100℃。
由图6、图7石墨烯发热与碳纤维发热的对比可知，石墨烯加热膜上每个点的温度都非常均匀，而碳纤维为线性发热，且发热温度不均匀范围内波动。
石墨烯加热膜具有以下优异性能：
石墨烯本身具有柔性、透明、结构稳定、面发热、发热均匀、寿命长的特点；
石墨烯的低电阻率可耐受极高的饱和电流，交直流通用，低电压变生高热量3V电源即可加温至100℃以上，轻松实现地品味能源到高品位应用的转化；
高饱和电流，高导热系数，单位面积功率高，发热快，传热快；
石墨烯膜是百分之百的碳，产生的远红外辐射有良好的医疗，理疗作用。

Claims (8)

1.一种基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，具有汽车玻璃除霜功能，包括汽车挡风玻璃，其特征在于，还包括相连接的石墨烯发热膜组件和发热控制器，所述石墨烯发热膜组件包括石墨烯发热片和用于封装石墨烯发热片的粘贴膜层，所述石墨烯发热膜组件通过粘贴膜层贴设于汽车挡风玻璃内侧，
进行除霜时，发热控制器控制石墨烯发热膜组件的工作状态及温度，加热汽车挡风玻璃。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，其特征在于，所述石墨烯发热片包括石墨烯发热膜层和封装所述石墨烯发热膜层的绝缘保护层。
3.根据权利要求2所述的基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，其特征在于，所述石墨烯发热膜层通过控制导线与发热控制器连接，所述控制导线与石墨烯发热膜层的连接处封装于绝缘保护层内。
4.根据权利要求2所述的基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，其特征在于，所述石墨烯发热膜层的厚度为0.335nm。
5.根据权利要求1所述的基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，其特征在于，所述石墨烯发热膜组件通过电源导线与车内供电单元连接。
6.根据权利要求5所述的基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，其特征在于，所述车内供电单元包括阅读灯。
7.根据权利要求1所述的基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，其特征在于，所述发热控制器位于车内靠近司机的位置。
8.根据权利要求1所述的基于石墨烯技术的发热挡风玻璃系统，其特征在于，所述汽车挡风玻璃为前挡风玻璃。
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