CN106612569A - 基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发热材料，包含至少一个发热单元，发热单元包括的经纱和纬纱；经纱和纬纱由发热纱线和绝缘纱线组成，经纱和纬纱交错编织，发热单元还设置有绝缘纱线平行设置的在发热单元相对两侧边缘的电极线，与发热纱线导电接触；发热纱线由组交替排列的碳纤维纱线和石墨烯纤维纱线组成；还设置有与发热纱线平行的耐高温绝缘纱线组，电极线的两侧设置有加密区，材料表面涂有防水阻燃涂层；石墨烯纤维复合纤维和碳纤维通电有很好的远红外辐射能力，石墨烯纤维复合纤维和碳纤维所产生远红外辐射在8‑20微米达到红外辐射量最优和波段的完整覆盖，电热‑红外辐射转换效率优于68％。材料中的玻璃纤维，芳纶纤维都起到阻燃不导电的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料。
背景技术
在冬天时，人们常常需要一系列的取暖产品，尤其是在户外活动时，更加需要能够随身携带的取暖设备，或是一些理疗产品需要发射一些远红外线，现在市场上卖的取暖产品和远红外线理疗产品，一般都是两层绝缘布之间夹电热元件，通过电热元件来达到取暖的目的。传统的随声取暖设备中的电热元件往往是采用金属电阻丝产生热量，但是，金属电阻丝取暖的区域小，不能对身体进行全方位的取暖活动，且不供电时不能自行产生远红外线。还有一种取暖设备是采用导电纤维纺织成为导电材料，将导电材料放入衣服中，由于导电材料柔软易折叠，能够大面积的放入衣服内，保证了衣服内的产热面积，但是，常见的导电纤维是采用在纤维上设置镀金属，实现纤维导电的目的。由于外镀金属的纤维电阻较大，造成了产生的热量较低，而且，外镀金属过程中需要用到化工溶剂，会对环境产生污染。
发明内容
针对上述问题，针对上述问题，本发明提供一种加热效果好、能够织成一片布式结构的发热材料。
为达到上述目的，本发明一种发热材料，其特征在于：包含至少一个发热单元，所述发热单元包括的经纱和纬纱；所述经纱包括若干发热纱线、所述纬纱包括若干绝缘纱线，或所述经纱包括若干绝缘纱线，所述纬纱包括若干发热纱线，所述经纱和纬纱交错编织；
所述发热单元间隔设置有至少两条电极线，所述电极线与绝缘纱线平行设置，与发热纱线导电接触；
所述发热纱线包括碳纤维纱线组和石墨烯纤维纱线组。
优选地，所述碳纤维纱线组，包括一根碳纤维纱线或者包括一根以上在同一平面内平行排列的碳纤维纱线，所述石墨烯纤维纱线组包括一根石墨烯纤维纱线或者包括一根以上在同一平面内平行排列的石墨烯纤维纱线；
所述碳纤维纱线组与石墨烯纤维纱线组交替排列。
优选地，所述发热单元还包括耐高温绝缘纱线组，所述耐高温绝缘纱线组包括至少一根玻璃纤维纱线和/或芳纶纤维纱线或者包括一根以上在同一平面内平行排列的玻璃纤维纱线和/或芳纶纤维纱线；
所述耐高温绝缘纱线与发热纱线平行设置。
优选地，两耐高温绝缘纱线组之间设置至少一个碳纤维纱线组和至少一个石墨烯纤维纱线组。
优选地，所述绝缘纱线为芳纶纤维纱线。
优选地，所述金属导电丝至少包括两根，分别设置在所述发热单元相对两侧边缘。
优选地，所述金属导电丝的两侧分别设置有加密区，所述加密区内的纱线密度大于其他地方的纱线密度。
优选地，所述发热单元包括网目层和基底层，所述网目层包括碳纤维纱线和固定所述碳纤维纱线的绝缘纱线。
优选地，所述经纱和纬纱交错编织形成均匀的突条，所述凸条包括凸条面及与之相连的浮长线面，所述的凸条面与浮长线面形成若干均匀排列的空腔，所述空腔内设置有柔性金属丝；所述柔性金属丝表面涂有绝缘涂层。
优选地，所述材料表面涂有防水阻燃涂层。
本发明一种发热材料，通过设置碳纤维纱线和石墨烯纤维纱线与金属导电丝呈经、纬向交错编织，以形成导电通路，碳纤维纱线和石墨烯纤维纱线因有电流通过可以产生热量，并且碳纤维纱线通电后的碳纤维中的碳分子做“布朗运动”，在产生热量的同时，会产生85％左右的远红外线来辐射热量。发热布料直接一定间隔编织玻璃纤维，在故障问题或是操作不当导致热量过大导致的其他燃点较低的纱线燃烧，耐高温绝缘纱线可以防止纱线持续燃烧。
附图说明
图1是本发明实施例的结构图；
图2是本发明实施例的结构图；
图3是本发明实施例十的结构图。
碳纤维纱线1、石墨烯纤维纱线2、玻璃纤维纱线3、电极线4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例的实施作进一步的描述。
实施例一
如图1、图2、图3所示，本发明实施例所述一种发热材料，包含至少一个发热单元，所述发热单元包括的经纱和纬纱；所述经纱包括若干发热纱线、所述纬纱包括若干绝缘纱线，或所述经纱包括若干绝缘纱线，所述纬纱包括若干发热纱线，所述经纱和纬纱交错编织；
所述发热单元间隔设置有至少两条电极线，所述电极线与绝缘纱线平行设置，与发热纱线导电接触；
所述发热纱线包括碳纤维纱线组和石墨烯纤维纱线组。
使用石墨烯纤维纱线和碳纤维纱线作为编织线与金属导电丝编织，以形成导电通路，石墨烯纤维具有有高的导电率及低的密度，强度高，而且韧性好，碳纤维有高导热高耐热的特性，电流通过石墨烯纤维和碳纤维产生热量，可用以设置在衣服、地毯、挂毯内，用以取暖。石墨烯纱线组和碳纤维纱线组混合编织，提高发热表面的温度均匀性和接触稳定性，通电过程中所产生的红外辐射8-20微米达到红外辐射量最优和波段的完整覆。
并且碳纤维纱线通电后的碳纤维中的碳分子做“布朗运动”，在产生热量的同时，会产生85％左右的远红外线来辐射热量。
本材料可用直流电或交流电低压即可加热，不具有危险性，很安全。
当远红外线照射人体时，其频率与身体中的细胞分子、原子间的水分子运动频率相一致时，引起共振效应，其能量最高且能被生物体所吸收，使皮下组织深层部位的温度升高，产生的热效应使水分子活化，加速供给养分和酵素，促进身体健康。
人体70％－80％以是水分子组成的，在共振作用下，首先激活了水分子的振动能级，而产生一系列生理是的反应，通过科学检测，远红外线的热效应和使人体共振吸收后可激活了生物大分子的活性、使生物体的分子能够被激发而处于较高振动状态、促进和改善血液循环、增强新陈代谢、提高人体免疫功能、具有消炎，消肿的作用、镇痛作用。
实施例二，在实施例一的基础上，所述碳纤维纱线组，包括一根碳纤维纱线或者包括一根以上在同一平面内平行排列的碳纤维纱线，所述石墨烯纤维纱线组包括一根石墨烯纤维纱线或者包括一根以上在同一平面内平行排列的石墨烯纤维纱线；
所述碳纤维纱线组与石墨烯纤维纱线组交替排列。
实施例三，在实施例一的基础上，所述发热单元还包括耐高温绝缘纱线组，所述耐高温绝缘纱线组包括至少一根玻璃纤维纱线和/或芳纶纤维纱线或者包括一根以上在同一平面内平行排列的玻璃纤维纱线和/或芳纶纤维纱线；
所述耐高温绝缘纱线与发热纱线平行设置。
玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、不燃烧、抗腐蚀性好，机械强度高的优点，将其交织到材料中可起到阻燃的作用。
实施例四，在实施例三的基础上，两耐高温绝缘纱线组之间设置至少一个碳纤维纱线组和至少一个石墨烯纤维纱线组。
在相隔一定距离编织一定数量的耐高温绝缘纱线，可在出现故障问题或是操作不当导致热量过大导致的其他燃点较低的纱线燃烧时，用以阻断纱线持续燃烧，提高安全性。
实施例五，在实施例一的基础上，所述绝缘纱线为芳纶纤维纱线。
芳纶纤维为阻燃纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能，在此同时芳纶纤维纱线可以保持布料的高柔性和结构稳定性，并且芳纶纤维也可发射低温远红外线。
实施例六，在实施例一的基础上，所述金属导电丝至少包括两根，分别设置在所述发热单元相对两侧边缘。
两侧均设置金属导电丝可以与石墨烯纤维纱线、碳纤维纱线共同形成通路，使发热面积占比率达到最大。
实施例七，在实施例一的基础上，所述金属导电丝的两侧分别设置有加密区，所述加密区内的纱线密度大于其他地方的纱线密度。
密度大处的布面，厚度、强力、抗折性、透气性、耐磨性，都相对更大，从而保护金属导电丝，使得金属导电丝不易折断和磨损。
实施例八，在实施例一的基础上，所述发热单元包括网目层和基底层，所述网目层包括碳纤维纱线和固定所述碳纤维纱线的绝缘纱线。
网目组织不仅可以提高材料的美观性，也可以增大材料的表面积，使得发热和发射远红外线的能力更高。使用碳纤维纱线作为网目纱，可以使碳纤维纱线的外露面积达到最大，从而使发热效果和发射远红外线的发射效果达到最好。
实施例九，在实施例一的基础上，所述经纱和纬纱交错编织形成均匀的突条，所述凸条包括凸条面及与之相连的浮长线面，所述的凸条面与浮长线面形成若干均匀排列的空腔，所述空腔内设置有柔性金属丝；所述柔性金属丝表面涂有绝缘涂层。
在织物内均匀的设置若干柔性金属丝可使得材料发热更加均匀，传热导热更快。并且使发热材料由简单的布料形态变成为可塑形的面料，可以使面料具有一定的刚性，不会因为设置在其他结构内部里产生卷曲、堆叠等现象，并具有了可塑形的性质可以在各种的使用环境中有接触表面产生充分的贴合。
实施例十，在实施例一的基础上，所述材料表面涂有防水阻燃涂层。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料，其特征在于：包含至少一个发热单元，所述发热单元包括的经纱和纬纱；所述经纱包括若干发热纱线、所述纬纱包括若干绝缘纱线，或所述经纱包括若干绝缘纱线，所述纬纱包括若干发热纱线，所述经纱和纬纱交错编织；
所述发热单元间隔设置有至少两条电极线，所述电极线与绝缘纱线平行设置，与发热纱线导电接触；
所述发热纱线包括碳纤维纱线组和石墨烯纤维纱线组。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料，其特征在于，所述碳纤维纱线组，包括一根碳纤维纱线或者包括一根以上在同一平面内平行排列的碳纤维纱线，所述石墨烯纤维纱线组包括一根石墨烯纤维纱线或者包括一根以上在同一平面内平行排列的石墨烯纤维纱线；
所述碳纤维纱线组与石墨烯纤维纱线组交替排列。
3.根据权利要求1所述的基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料，其特征在于，所述发热单元还包括耐高温绝缘纱线组，所述耐高温绝缘纱线组包括至少一根玻璃纤维纱线和/或芳纶纤维纱线或者包括一根以上在同一平面内平行排列的玻璃纤维纱线和/或芳纶纤维纱线；
所述耐高温绝缘纱线与发热纱线平行设置。
4.根据权利要求3所述的基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料，其特征在于，两耐高温绝缘纱线组之间设置至少一个碳纤维纱线组和至少一个石墨烯纤维纱线组。
5.根据权利要求1所述的基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料，其特征在，所述绝缘纱线为芳纶纤维纱线。
6.根据权利要求1所述的基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料，其特征在于，所述金属导电丝至少包括两根，分别设置在所述发热单元相对两侧边缘。
7.根据权利要求1所述的基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料，其特征在于，所述金属导电丝的两侧分别设置有加密区，所述加密区内的纱线密度大于其他地方的纱线密度。
8.根据权利要求1所述的基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料，其特征在于，所述发热单元包括网目层和基底层，所述网目层包括碳纤维纱线和固定所述碳纤维纱线的绝缘纱线。
9.根据权利要求1所述的基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料，其特征在于，所述经纱和纬纱交错编织形成均匀的突条，所述凸条包括凸条面及与之相连的浮长线面，所述的凸条面与浮长线面形成若干均匀排列的空腔，所述空腔内设置有柔性金属丝；所述柔性金属丝表面涂有绝缘涂层。
10.根据权利要求1所述的基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料，其特征在于，所述材料表面涂有防水阻燃涂层。
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