CN109644527A - 石墨烯加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用石墨烯的透明加热装置。为了实现上述目标，本发明提供一种石墨烯加热装置，该石墨烯加热装置包括：透明基板；粘合剂层，其被形成在所述透明基板上；以及石墨烯层，其被形成在所述粘合剂层上，其中所述石墨烯层通过沿着所述石墨烯层流动的电流被加热。根据本发明的一个实施例，能够在不降低需要透光性的物体的透光性的情况下，去除在物体表面上发生的起雾或结冰现象。

Description

石墨烯加热装置

技术领域

本发明涉及一种使用石墨烯的透明加热装置。

背景技术

当空气撞击在温度低于露点的物体表面时，水蒸气凝结在物体的表面上。在其上凝结有水蒸气的物体的表面由透光材料制成的情况下，由于凝结在表面上的水滴，物体的透光性降低。

例如，当水蒸气凝结在窗户、相机镜头、车灯等的表面上时，使得难以执行物体的原始功能。

作为一种用于消除在表面上的起雾问题的方法，擦拭物体的表面是临时方法，并且此方法的缺点是，每次在表面上形成水滴时都必须擦拭该表面。另外，在诸如车灯内部的难以擦拭的位置处发生这种雾化现象的情况下，难以消除起雾问题。

另一方面，在现有技术中，为了防止在需要透光性的物体表面上起雾，在物体的表面上涂覆了亲水或疏水涂层，以去除被形成在物体表面上的水滴。然而，上述方法不能完全去除在预定湿度或更高湿度下被形成在表面上的水滴。

因此，对于能够有效去除被形成在需要透光性的物体的表面上的水滴的装置的需求日益增长。

发明内容

本发明旨在解决上述问题和其它缺点。本发明的另一方面是使用透明加热元件来去除被形成在其表面上或者加热元件所附接的物体的表面上的水滴。

为了实现本发明的这些方面和其它优点，提供了一种石墨烯加热装置，该石墨烯加热装置包括透明基板、被形成在透明基板上的粘合剂层以及被形成在粘合剂层上的石墨烯层，其中当施加预定电压时，石墨烯层被沿该石墨烯层流动的电流加热。

在一个实施例中，该装置还包括供电单元，以将电压施加到石墨烯层。

在一个实施例中，粘合剂层可以包括用于吸收湿气的吸湿剂。因此，即使在不加热石墨烯层的情况下，本发明也能够以预定程度防止在表面上起雾。

在一个实施例中，该装置还可以包括被布置在透明基板下方并具有亲水性或疏水性的涂层，以及用于感测湿度的湿度传感器。当由湿度传感器感测的湿度等于或高于参考湿度时，供电单元可以将电压施加到石墨烯层。因此，本发明能够选择性地加热石墨烯层，由此防止不必要的功耗。

在一个实施例中，该装置还可以包括感测温度的温度传感器。当由温度传感器感测的温度等于或低于参考温度时，供电单元可以将电压施加到石墨烯层。因此，本发明能够选择性地加热石墨烯层，由此防止不必要的功耗。

在一个实施例中，该石墨烯加热装置可以被布置在车灯内部。

本公开的效果

根据本发明的实施例，能够在不降低物体的透光性的情况下，消除在需要透光性的物体的表面上发生的起雾或结冰现象。

另外，根据本发明的实施例，仅当环境湿度等于或高于参考湿度或者在物体的表面上发生结冰时，才能够通过选择性地产生热来去除被形成在物体的表面上的水滴或表面上的结冰现象。

附图说明

图1和2是根据本发明的一个实施例的石墨烯加热装置的截面图。

图3是包括吸湿剂的石墨烯加热装置的截面图。

图4是具有亲水或疏水涂层的石墨烯加热装置的截面图。

图5是根据本发明的具有被联接到其上的石墨烯加热装置的车灯的截面图。

图6是图5中的区域A的放大图。

图7是根据本发明的具有被联接到其上的石墨烯加热装置的车灯的截面图。

图8是图7中的区域B的放大图。

图9是根据本发明的具有被联接到其上的石墨烯加热装置的车灯的截面图。

图10和11是在方向C上观察的图9中所示的车灯的概念图。

具体实施方式

现在将参考附图，详细描述根据本文公开的示例性实施例。为了参考附图进行简要描述，可以为相同或等效组件提供相同或相似的附图标记，并且不再重复其描述。通常，诸如“模块”和“单元”的后缀可以被用于指代元件或组件。在此使用这样的后缀仅仅旨在便于对说明书的描述，并且该后缀本身并不旨在给出任何特殊的含义或功能。在描述本公开时，如果认为对相关已知功能或构造的详细解释不必要地转移了本公开的主旨，则省略这种解释，但是本领域技术人员应理解这些解释。附图被用于帮助容易地理解本公开的技术思想，并且应理解的是，本公开的思想不受附图的限制。同样地，除了在附图中具体陈述的那些之外，本公开应被解释为扩展到任何改变、等效物和替代物。

应理解的是，尽管本文可以能使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语通常仅用于将一个元件与另一个元件区分开。

应理解的是，当一个元件被称为与另一个元件“连接”时，该元件能够与另一个元件连接，或者也可以能存在中间元件。相反，当一个元件被称为与另一个元件“直接连接”时，则不存在中间元件。

单数表示可以包括复数表示，除非该单数表示表示与上下文明确不同的含义。

本文使用诸如“包括”或“具有”之类的术语，并且应理解的是，它们旨在指示特征、数目、步骤、操作、组件、功能或其组合的存在，并且还应理解的是，同样可以采用更多或更少的特征、数目、步骤、操作、组件、功能或其组合。

根据本发明的石墨烯加热装置防止由于水滴在物体的表面上形成或结冰的发生而使需要透明度的物体的透明度降低。

此时，根据本发明的石墨烯加热装置可以起透明主体的作用。例如，本发明的石墨烯加热装置可以代替窗户玻璃使用。

同时，本发明的石墨烯加热装置可以通过被联接到需要透明度的物体来使用。例如，本发明的石墨烯加热装置可以被联接到物体内部从而使用，以便去除被形成在车灯内部、在具有由透光材料制成的外壁的冰箱内部、在相机镜头的表面上等水滴。

为此，根据本发明的石墨烯加热装置100包括透明基板110、粘合剂层120和石墨烯层130。下面，将参考附图描述根据本发明的石墨烯加热装置。

图1和2是根据本发明的实施例的石墨烯加热装置的截面图。

透明基板110由玻璃或透光膜制成，并用于支撑石墨烯薄膜。透明基板可以由具有预定透明度水平的任何材料制成。

同时，透明基板110可以由柔性材料制成，因而，根据本发明的石墨烯加热装置可以至少部分地弯曲。因而，根据本发明的石墨烯加热装置100能够被用作以弯曲形状形成的物体的外壁，并且石墨烯加热装置100能够被附接在弯曲物体的表面上，以防止在物体表面上形成水滴。

粘合剂层120被布置在透明基板110上。粘合剂层120将石墨烯层130粘附在透明基板110上。粘合剂层120由具有高透光性的材料制成，以便不影响石墨烯加热装置的透明度。

石墨烯层130为薄膜，并且具有导电性。当向石墨烯层130施加电压时，电流沿着石墨烯层130流动，并且因此产生热。

另一方面，尽管未示出，但是根据本发明的石墨烯加热装置还可以包括保护层，该保护层被形成为覆盖该石墨烯层。保护层可以由具有高透光性的材料制成。

特别地，由于石墨烯层130的硬度弱，所以当反复地引起机械摩擦时，石墨烯层130可能受损。保护层可以被形成为覆盖石墨烯层130，以保护石墨烯层130免受机械摩擦。

另一方面，可以掺杂各种类型的掺杂剂以降低石墨烯层130的方块电阻。特别地，掺杂剂可以包括金属基掺杂剂和有机掺杂剂。

在此情况下，可以制造保护层以防止被掺杂在石墨烯层上的掺杂剂的氧化或还原。

同时，根据本发明的石墨烯加热装置100还可以包括供电单元140，该供电单元140被构造用以将电压施加到石墨烯层。

供电单元140不必由透光材料制成，并且供电单元140可以被布置在加热装置的边缘处，以避免石墨烯加热装置100的透明度降低。

同时，从供电单元140施加到石墨烯层130的电压可以是可变的。供电单元140可以根据情况以向石墨烯层130施加不同电压的方式控制由石墨烯层130产生的热。

上述石墨烯加热装置100能够以产生热的方式去除被形成在加热装置的表面或该加热装置所附接的物体的表面上的水滴。

另一方面，根据本发明的石墨烯加热装置还可以包括附加组件，该附加组件能够使去除在表面上的水滴的效果最大化。

首先，根据本发明的石墨烯加热装置的粘合剂层可以包括吸湿剂121，该吸湿剂121被构造用以吸收湿气。

图3是包括吸湿剂的石墨烯加热装置的截面图。

这里，吸湿剂是具有高透光性的材料。例如，吸湿剂可以由氧化钙、氧化镁、氧化锶、氧化铝、氧化钡、氯化钙、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、硫酸锂、硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钴、硫酸镓、硫酸钛、硫酸镍和五氧化二磷中的至少一种制成。

包括吸湿剂121的粘合剂层120降低了环境湿度，以便以预定程度防止在石墨烯加热装置100的表面或该石墨烯加热装置100所附接的物体的表面上形成水滴。另一方面，当不能仅通过吸湿剂防止在物体表面上形成水滴时，可以控制石墨烯层130以产生热，以便去除被形成在物体表面上的水滴。

与图3不同，吸湿剂可以构造单独的层。更具体地，吸湿剂可以在以下至少一个位置被布置为单独的层，即：在透明基板110和粘合剂层120之间的位置、在粘合剂层120和石墨烯层130之间的位置、以及石墨烯层130的上表面。当吸湿剂被布置在石墨烯层130的上表面上时，可以进一步提供用于保护吸湿剂的单独的保护层。覆盖吸湿剂层的保护层可以被形成用以保护吸湿剂层免受机械摩擦并允许湿气穿过，使得湿气能够被吸湿剂层吸收。

同时，根据本发明的石墨烯加热装置100还可以包括涂层，该涂层被构造用以去除在表面上的湿气。

图4是具有亲水或疏水涂层的石墨烯加热装置的截面图。

可以在根据本发明的石墨烯加热装置的至少一个表面上形成亲水或疏水涂层150。

亲水涂层使水滴在该亲水涂层的表面上扩散。作为结果，小水滴变得聚集在一起，并且变大的水滴由于它们的自身重量而向下流动。作为结果，在表面上的水滴被去除。

另一方面，疏水涂层防止了水滴在表面上的扩散或流动。作为结果，水滴容易从该表面掉落。

同时，亲水涂层可以由TiO₂制成，并且亲水涂层可以包含酯化合物、硅化合物、聚氧乙烯化合物和脂肪酸中的至少一种。另外，疏水涂层可以由聚氨酯硅酮和氟化合物中的任何一种形成。然而，本发明不限于此。

另一方面，由于亲水涂层和疏水涂层与水滴直接接触，所以它们必须始终被布置在石墨烯加热装置100的最外表面上。另外，出于上述原因，亲水涂层和疏水涂层不需要具有多层结构。然而，可以将粘合剂材料施加到涂层的一个表面上，以增强在涂层和与该涂层接触的层之间的黏合力。

如上所述，即使石墨烯层130不产生热，根据本发明的石墨烯加热装置100也能够以预定程度去除被形成在其表面上的水滴。因此，石墨烯层130不必始终产生热以去除在表面上的水滴。

下面将描述仅在特定情况下才选择性地产生热的石墨烯层130。

供电单元140可以被构造成仅当满足预定条件时才向石墨烯层130施加电压。

例如，供电单元140可以被构造为仅当根据本发明的石墨烯加热装置100周围的湿度高于参考湿度时才将电压提供到石墨烯层。为此，根据本发明的石墨烯加热装置还可以包括被构造用以感测湿度的湿度传感器。

湿度传感器感测石墨烯加热装置100的环境湿度。基于由湿度传感器的感测值，当环境湿度高于参考湿度时，供电单元将电压施加到石墨烯层。这里，参考湿度可以被设定为能够在物体的表面上形成水滴的湿度。

在另一示例中，供电单元140可以根据石墨烯加热装置的表面或石墨烯加热装置所附接的物体表面的温度将电压施加到石墨烯层。

特别地，供电单元140可以被构造用以当物体的表面温度足够低以导致在物体的表面上结冰或冻结时，将电压提供到石墨烯层130。为此，根据本发明的石墨烯加热装置还可以包括被构造用以感测温度的温度传感器。

这里，温度传感器可以位于石墨烯加热装置的表面上，或者该石墨烯加热装置所附接的物体的表面上。当温度传感器位于物体的表面上时，供电单元在物体的表面上发生结冰时将电压施加到石墨烯层。

因此，根据本发明的石墨烯加热装置100能够控制石墨烯层130，以仅在特定情况下选择性地产生热，由此防止不必要的功耗。

同时，根据本发明的石墨烯加热装置能够通过安装在车灯中被使用。

具体地，当湿度高时，诸如在雨天，车灯的灯罩可能会变得蒙上水汽。在此情况下，由于被形成在灯罩表面上的水滴，灯罩的透明度降低。作为结果，灯的亮度或发光强度降低。

特别地，近年来，正在使用包括多个半导体发光元件的车灯。在使用包括所述多个半导体发光元件的车灯的情况下，从发光元件产生的热被排出到灯的后部，并且因此难以预期的是，通过灯本身中产生的热去除被形成在灯的表面上的水滴。

为了解决这一问题，根据本发明的石墨烯加热装置可以通过安装在车灯上被使用。

图5是根据本发明的具有被联接到其上的石墨烯加热装置的车灯的截面图，并且图6是图5中的区域A的放大图。

根据本发明的石墨烯加热装置100可以去除被形成在车灯200的灯罩210的表面上的水滴。为此，根据本发明的石墨烯加热装置被联接到灯罩210的表面。

在此说明书中，灯罩210的表面指的是位于车灯200内部的表面。

参考图5，本发明的石墨烯加热装置可以被布置在车灯内部，并且可以与灯罩210的表面形成接触。当石墨烯加热装置100与位于灯罩210的、具有如图5中所示结构的灯内部的表面接触时，湿气不能渗透到灯罩210的表面和石墨烯加热装置100之间。作为结果，水滴不能被形成在灯罩210的表面上，并且所述水滴仅被形成在石墨烯加热装置100的一个表面上。

详细地，在图5中所示的结构中，水滴仅被形成在石墨烯加热装置100的上表面和下表面中的未与灯罩210联接的一个表面上。因此，在图5中所示的结构中，石墨烯加热装置100被用于去除被形成在灯罩210的一个表面上的水滴。

此时，石墨烯层130优选是被布置在靠近形成水滴的表面的一侧。例如，如图6中所示，当灯罩210的表面和透明基板110以接触方式彼此联接时，水滴被形成在石墨烯层130的一个表面上。

虽然未示出，但是石墨烯加热装置100还可以包括覆盖石墨烯层130的保护层。在此情况下，水滴被形成在保护层的一个表面上。

同时，覆盖石墨烯层的保护层可以是图4中所述的涂层。因此，即使在不加热石墨烯层130的情况下，根据本发明的石墨烯加热装置100也能够保护石墨烯层130，并同时去除被形成在石墨烯加热装置100的表面上的部分水滴。

当石墨烯加热装置100被联接到具有图6中所示结构的灯罩的表面时，石墨烯层130能够有效地将热传递到被形成在其表面上的水滴。

同时，根据本发明的石墨烯加热装置还可以包括粘合剂层160，该粘合剂层160被布置在透明基板110的一个表面上。被布置在透明基板110的一个表面上的粘合剂层160应由具有高透光性的材料制成。

被布置在透明基板110的一个表面上的粘合剂层160可以由具有比被布置在透明基板110和石墨烯层130之间的粘合剂层120低的粘合力的材料形成。因此，根据本发明的石墨烯加热装置100能够以可拆卸的方式被联接到灯罩210的表面。

同时，根据本发明的石墨烯加热装置可以在距表面预定距离处被联接到灯罩的表面。

图7是根据本发明的具有被联接到其上的石墨烯加热装置的车灯的截面图，并且图8是图7中的区域B的放大图。

参考图7，根据本发明的石墨烯加热装置可以在距表面预定距离处被联接到灯罩210的表面。作为结果，水滴可以被形成在灯罩210的表面上。

特别地，在图7的结构中，水滴被形成在灯罩210的表面和石墨烯加热装置100的表面上。因此，在如图7中所示的结构中，石墨烯加热装置100被用以去除被形成在外部物体的表面和石墨烯加热装置100的表面上的水滴。

此时，石墨烯层130优选是被布置在靠近灯罩210的、其上形成有水滴的表面的一侧处。例如，如图8中所示，当石墨烯加热装置100在预定距离处被联接到灯罩210时，石墨烯层130可以被布置在与灯罩210表面相邻的位置处。

这允许石墨烯层130有效地将热传递给灯罩210的表面。

同时，根据本发明的石墨烯加热装置100还可以包括单独的支撑部220，以允许石墨烯加热装置在预定距离处被联接到灯罩210。参考图7，支撑部220可以位于石墨烯加热装置100的两个端部处。在此情况下，支撑部220不一定必须由透光材料制成。

另一方面，可以在每个支撑部220的至少一个表面上涂覆粘合剂材料，使得石墨烯加热装置100能够被联接到灯罩。然而，本发明不限于此，并且支撑部220可以允许石墨烯加热装置100通过与车灯220的机械联接而不是通过使用粘合剂材料而被联接到灯罩。

另一方面，根据本发明的石墨烯加热装置可以仅被联接到灯罩表面的一部分。

图9是根据本发明的具有被联接到其上的石墨烯加热装置的车灯的截面图，并且图10和11是在方向C观察的，图9中所示的车灯的概念图。

参考图9，根据本发明的石墨烯加热装置100可以仅被联接到灯罩210的表面的一部分。例如，根据本发明的石墨烯加热装置100可以被布置在从灯发出的光的量相对较小的位置处。具体地，当从车灯200的中心部发出的光的量大于从另一部分发出的光的量时，石墨烯加热装置100可以仅被联接到除了车灯200的中心部之外的另一部分。

参考图10，根据本发明的石墨烯加热装置100可以仅被布置在灯罩210的边缘上。因此，能够防止石墨烯加热装置100吸收从车灯的中心部发出的光。

在另一实施例中，参考图11，根据本发明的石墨烯加热装置100可以以啮合的形式被联接到灯罩。因此，从车灯发出的光的一部分在不穿过石墨烯加热装置100的情况下被排出到外部。这可以使由于本发明的石墨烯加热装置100导致的车灯亮度的降低最小化。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它特定形式实现。

另外，以上详细描述在所有方面都不应被解释为是限制性的，并且应该被认为是说明性的。本发明的范围应通过对所附权利要求的合理解释来确定，并且在本发明的等效物的范围内的所有变化都被包括在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种石墨烯加热装置，包括：

透明基板；

粘合剂层，所述粘合剂层被形成在所述透明基板上；以及

石墨烯层，所述石墨烯层被形成在所述粘合剂层上，

其中，当施加预定电压时，所述石墨烯层通过沿着所述石墨烯层流动的电流被加热。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括供电单元，所述供电单元将电压施加到所述石墨烯层。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述粘合剂层包括用于吸收湿气的吸湿剂。

4.根据权利要求3所述的装置，还包括：

涂层，所述涂层被布置在所述透明基板下方，并且所述涂层具有亲水性或疏水性；以及

湿度传感器，所述湿度传感器用以感测湿度，

其中，当由所述湿度传感器感测到的湿度等于或高于参考湿度时，所述供电单元将电压施加到所述石墨烯层。

5.根据权利要求4所述的装置，还包括用以感测温度的温度传感器，

其中，当由所述温度传感器感测到的温度等于或低于参考温度时，所述供电单元将电压施加到所述石墨烯层。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述石墨烯加热装置被布置在车灯的内部。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述石墨烯加热装置被粘附在所述车灯的灯罩的表面上。

8.根据权利要求7所述的装置，还包括形成在所述透明基板的底表面上的粘合剂层，

其中，形成在所述透明基板的所述底表面上的粘合剂层被粘附在所述灯罩的所述表面上。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述石墨烯加热装置在距所述车灯的所述灯罩预定距离处被联接到所述车灯的所述灯罩。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述石墨烯加热装置被联接到所述灯罩的所述表面，使得所述石墨烯层的上表面面向所述灯罩的所述表面。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述石墨烯加热装置以能够拆卸的方式被布置在所述灯罩的所述表面上。