CN113784465A - 电热膜及电热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电热膜，该电热膜包括透明基材层，设于透明基材层一表面的透明导电层，及设于透明导电层表面的电极。所述透明导电层为石墨烯层，所述石墨烯层的拉曼图谱的2D峰高于G峰，所述电极与透明导电层电接触。本发明的电热膜通电后发热产生的远红外与人体远红外波长极度吻合，可与人体产生同频共振的效果，使人体更好的吸收红外能量从而达到提升体温、促进人体细胞的活性的理疗或医疗效果。本发明还提供一种应用所述电热膜的电热装置。

Description

电热膜及电热装置
技术领域
本发明涉及理疗产品领域，特别涉及一种电热膜及应用该电热膜的电热装置。
背景技术
目前市面上远红外理疗产品很多，利用远红外进行人体康复理疗的有效性已经是科学界的共识。寻找更加接近人体远红外波长的产品进行人体理疗是重中之重。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种电热膜，旨在提供一种与人体远红外波长接近的理疗产品。
为实现上述目的，本发明提出的电热膜包括：
透明基材层；
透明导电层，设于透明基材层的一表面，所述透明导电层为石墨烯层，所述石墨烯层的拉曼图谱的2D峰高于G峰；及
电极，设于透明导电层的表面，并与透明导电层电接触。
进一步地，所述石墨烯层中掺杂有氮原子。进一步地，所述石墨烯层的方阻为380Ω-420Ω。
进一步地，所述电极的材质为银、银浆、铜、铜浆、铝、石墨烯、或氧化铟锡。
进一步地，所述电热膜还包括透明封装层，所述透明封装层覆盖所述电极及透明导电层。
进一步地，所述电热膜还包括第一胶粘层，所述第一胶粘层设于所述透明导电层与所述透明基材层之间，所述第一胶粘层为紫外光固化胶层。
进一步地，所述电热膜还包括第二胶粘层，所述第二胶粘层设于所述透明封装层与电极及透明导电层之间。
进一步地，所述第二胶粘层为光学胶层。
进一步地，所述透明封装层对应所述电极的位置形成有开孔。
进一步地，所述透明基材层及透明封装层均为聚合物膜，其材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚氯乙烯，聚乙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚偏氟乙烯，或上述两种或两种以上的组合物。
本发明还提供一种电热装置，所述电热装置包括本体及如上所述的电热膜，所述电热膜安装于所述本体，所述电热膜通过电线与外部电源连接。
本发明实施例所提出的电热膜，所述透明导电层为石墨烯层，所述石墨烯层的拉曼图谱的2D峰高于G峰，即所述透明导电层为单层石墨烯层，其通电后发热产生的远红外与人体远红外波长极度吻合，能与人体产生同频共振的效果，使人体更好的吸收红外能量从而达到提升体温、促进人体细胞的活性的理疗或医疗效果。
附图说明
图1为本发明电热膜一实施例的剖视结构示意图；
图2为本发明电热膜的透明导电层的拉曼图谱；
图3为本发明电热膜与人体的相对辐射能谱曲线图；
图4为本发明电热膜的电极一实施例的结构示意图。
附图标号说明
11 透明基材层 19 第二胶粘层
13 透明导电层 151 汇流条
15 电极 153 内电极
17 透明封装层 155 开孔
18 第一胶粘层
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例和参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参阅图1，本发明实施例提供一种电热膜，包括透明基材层11，设于透明基材层11一表面的透明导电层13，及设于透明导电层13表面的电极15。
所述透明基材层11可以为透明聚合物膜，其材质包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚氯乙烯(PVC)，聚乙烯(PE)，聚碳酸酯(PC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚偏氟乙烯(PVDF)，或上述两种或两种以上的组合物。
所述透明导电层13为石墨烯层，其采用化学气相沉积法(CVD)制成。石墨烯为一种以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子构成的二维片状结构的碳材料。请参图2所示，图2为本发明电热膜的透明导电层的拉曼图谱，本发明实施例的石墨烯层的拉曼图谱的2D峰高于G峰，说明该石墨烯层为单层石墨烯。参图2所示，本发明实施例中，在G峰和2D峰之间还有一个G’峰，该G’峰为缺陷峰，表现的是碳晶格的缺陷和无序，但是该G’峰非常弱，说明本发明实施例中的单层石墨烯层的缺陷很少。另外，在G峰的左侧还有一个D峰，该D峰也为缺陷峰，表现的也是碳晶格的缺陷和无序，但是该D峰也非常弱，说明本发明实施例中的单层石墨烯层的缺陷很少。本发明实施例的石墨烯层，2D峰和G峰的强度比为2左右，这也说明本发明实施例的透明导电层13为高质量的单层石墨烯(随着2D峰和G峰的强度比例降低，说明石墨烯层数越来越多)，同时实验测得该单层石墨烯的单层率在96％以上，进一步证明了所述透明导电层13为高质量的单层石墨烯。
参图3所示，图3为本发明实施例的电热膜与人体的相对辐射能谱曲线图，也即红外图谱。从图3可以看到，本发明实施例的透明导电层13通电后发热产生的远红外与人体远红外波长极度吻合，因此可以达到与人体同频共振的效果，使人体更好的吸收红外能量从而达到提升体温、促进人体细胞的活性的理疗或医疗效果。
本发明实施例的透明导电层13为单层石墨烯，厚度较薄(大致0.335纳米左右)，相较于双层及多层石墨烯，其方阻较大。优选的，所述单层石墨烯中掺杂有氮原子，掺杂的氮原子可以取代一些碳原子，有利于降低方阻，提升单层石墨烯的电热转化能力。本发明实施例的单层石墨烯的方阻为380Ω-420Ω，通常在400Ω左右。
所述电极15与透明导电层13电接触。电极15的材质可为银、银浆、铜、铜浆、铝、石墨烯、或氧化铟锡(ITO)。电极15可通过物理气相沉积(PVD)(例如电极材质为银、铜、铝)、化学气相沉积(例如电极材质为石墨烯)、或丝网印刷(例如电极材质为银浆、铜浆、氧化铟锡)的方式形成。请参图4所示，图4为电极15一实施例的结构示意图，电极15可图案化设置，本实施例中电极15包括汇流条151和内电极153，所述汇流条151大致呈四方形，所述内电极153包括两条，两条内电极153在汇流条151内交叉设置，例如十字交叉。汇流条151接电源的正极或负极。可以理解的，电极15的图案化设置方式还可为其他，本领域技术人员可根据需要设置，如若需要降低电阻使电子的运动加快，则可设置多条内电极。所述汇流条151还可设置有开孔155，开孔的大小以不影响电流通过为宜。开孔155的设置是为了方便电极15与电线的铆接。可以理解的，电极15也可以不设置开孔155。
本申请的电热膜，透明导电层13为单层石墨烯，其通电后发热产生的远红外与人体远红外波长极度吻合，可与人体产生同频共振的效果，使人体更好的吸收红外能量从而达到提升体温、促进人体细胞的活性的理疗或医疗效果。实验证明，单层石墨烯发热所发射的远红外线能够深入人体的皮下组织，使皮下深层温度上升，还能促进血液循环，提升人体代谢功能。然而，双层、三层或更多层石墨烯由于其产生的远红外与人体远红外波长不能较好的吻合，因而不具有单层石墨烯的上述效果。
请再次参阅图1，所述电热膜还包括透明封装层17，所述透明封装层17覆盖所述电极15及透明导电层13，对所述电极15及透明导电层13进行保护。所述透明封装层17为聚合物膜，其材质包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚氯乙烯，聚乙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚偏氟乙烯，或上述两种或两种以上的组合物。所述透明封装层17对应所述电极15的位置形成有开孔(未图示)，以便在透明封装层17与其下层电极15和透明导电层13贴合时露出要引线的电极15，或所述透明封装层17对应所述电极15的开孔155的位置形成有开孔(未图示)，以方便电极15与电线的铆接。
本发明实施例中基材层和封装层均设置为透明，是为了避免基材层和封装层对透明导电层13发热产生的远红外效果产生不良影响。
作为优选，所述电热膜还包括第一胶粘层18，所述第一胶粘层18设于透明导电层13与透明基材层11之间，以增强透明导电层13附着于透明基材层11的附着力，增强产品性能的稳定性。所述第一胶粘层18为紫外光固化胶(UV胶)层。
作为优选，所述电热膜还包括第二胶粘层19，所述第二胶粘层19设于透明封装层17与透明导电层13及电极15之间，以增强透明导电层13和电极15与透明封装层17之间的附着力，增强产品性能的稳定性。所述第二胶粘层19可为紫外光固化胶层或者光学胶层。
经测试，本发明实施例所制得的电热膜的红外发射率在0.87-0.89之间，电-热辐射转换效率62％以上；电热膜弯折后经红外成像表明，发热区域无明显损坏，未出现不发热现象，不影响使用。
本发明实施例还提供一种电热装置(未图示)，所述电热装置包括本体(未图示)及如上所述的电热膜，所述电热膜安装于所述本体，所述电热膜通过电线(未图示)与外部电源连接。所述电热装置可为电热帽子，电热护肩，电热护腰，电热护膝，电热护颈，电热毯等等，包括但不限于此，本领域技术人员可根据需要将前述所记载的电热膜应用在不同的产品上。由于本电热装置采用了上述电热膜所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。
以下为本发明实施例电热膜的制备方法。
步骤S1，选择铜箔为衬底，并对其进行退火处理，使其表面晶型重构，晶区粗化。
所述退火处理具体为，在80-120Pa的真空度下，将铜箔加热到预热温度900℃-950℃，并通入保护气体，持续加热20-30分钟，然后升温到退火温度980℃-1020℃，并将真空度降低至20-50Pa，持续退火5-10分钟。
步骤S2，对退火后的铜箔进行蚀刻处理，使其表面粗化。
所述蚀刻处理具体为，室温下将铜箔在质量浓度为0.1-1％的蚀刻液中蚀刻1-5分钟。所述蚀刻液的成分包括过硫酸铵、盐酸双氧水混合液(浓度比例1∶2)、硫酸双氧水混合液(浓度比例1∶3)。作为优选，所述蚀刻液为过硫酸铵溶液，其质量浓度为0.5％，蚀刻时间3分钟。
步骤S3，将经蚀刻处理后的铜箔清洗烘干，采用化学气相沉积法在铜箔的一表面沉积单层石墨烯。沉积温度在1000℃左右，通入碳源气体生长30分钟左右。所述碳源气体可为天然气或甲烷。
步骤S4，采用紫外线固化胶(UV胶)将单层石墨烯层转移到透明基材层11的一表面，并去除所述铜箔。
步骤S4具体为，将液态的UV胶涂布在透明基材层11的一表面，然后将铜箔形成单层石墨烯的一面贴合在UV胶上进行紫外光固化，固化后使用盐酸-双氧水(浓度比例5％：5％)将所述铜箔溶解去除。
所述UV胶以液态的形式与石墨烯在分子尺度实现充分的贴紧，能够很好地复刻大尺寸多晶铜生长石墨烯形成的粗糙结构；UV胶快速固化成三维连续胶膜，从而支撑石墨烯层从铜箔完整转移到透明基材层11上。UV胶转移石墨烯既克服了固态胶膜(如压敏胶、热释胶带)无法与石墨烯分子间充分贴紧，转移不完整的缺陷，又克服了热熔胶耐热性差的问题。同时，UV胶适应性强，既可适用于单片式石墨烯转移产线，又可适用于卷对卷式转移产线，且产品尺寸灵活，根据石墨烯催化衬底形式及目标转移基底材料随时可调，特别适用于CVD石墨烯大规模工业化生产及产线的优化升级。
步骤S5，根据电极15的设置设计线路图案，在透明导电层13的表面印刷银浆、铜浆或ITO，或镀覆导电材料(如银，铜，铝，石墨烯等)形成电极15。
步骤S6，使用厚度为100微米左右的OCA胶膜，将透明封装层17贴合到电极15和透明导电层13的表面，形成电热膜。
以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电热膜，其特征在于，包括：
透明基材层；
透明导电层，设于透明基材层的一表面，所述透明导电层为石墨烯层，所述石墨烯层的拉曼图谱的2D峰高于G峰；及
电极，设于透明导电层的表面，并与透明导电层电接触。
2.根据权利要求1所述的电热膜，其特征在于，所述石墨烯层中掺杂有氮原子，所述石墨烯层的方阻为380Ω-420Ω。
3.根据权利要求1所述的电热膜，其特征在于，所述电极的材质为银、银浆、铜、铜浆、铝、石墨烯、或氧化铟锡。
4.根据权利要求1所述的电热膜，其特征在于，所述电热膜还包括透明封装层，所述透明封装层覆盖所述电极及透明导电层。
5.根据权利要求1所述的电热膜，其特征在于，所述电热膜还包括第一胶粘层，所述第一胶粘层设于所述透明导电层与所述透明基材层之间，所述第一胶粘层为紫外光固化胶层。
6.根据权利要求4所述的电热膜，其特征在于，所述电热膜还包括第二胶粘层，所述第二胶粘层设于所述透明封装层与所述电极及透明导电层之间。
7.根据权利要求6所述的电热膜，其特征在于，所述第二胶粘层为紫外光固化胶层或光学胶层。
8.根据权利要求5所述的电热膜，其特征在于，所述透明封装层对应所述电极的位置形成有开孔。
9.根据权利要求4-8任一项所述的电热膜，其特征在于，所述透明基材层及透明封装层均为聚合物膜，其材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚氯乙烯，聚乙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚偏氟乙烯，或上述两种或两种以上的组合物。
10.一种电热装置，其特征在于，所述电热装置包括本体及如权利要求1-9任一项所述的电热膜，所述电热膜安装于所述本体，所述电热膜通过电线与外部电源连接。
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