CN116634618B - 一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器及电热系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器及电热系统，涉及电阻器技术领域，一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，单位串联电阻片采用第一种电阻材料，长方形石墨烯薄膜层中间段外表面设置环带电阻，环带电阻采用第二种电阻材料，并设置在两片单位串联电阻片之间，形成层叠式发热的电阻器。一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的电热系统，将贴片热敏电阻设置在层叠式发热的电阻器的表面，数字信号处理器接收温度控制信息，通过数模转换器输出温度控制电压，作为电压比较器的正极或者负极输入，电压比较器的输出端与直流电源的正极之间串联层叠式发热的电阻器，电压比较器的输出端的信号反馈给数字信号处理器。提高石墨烯薄膜层的热辐射能力。
Description
技术领域
本发明涉及电阻器技术领域，具体为一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器及电热系统。
背景技术
现有电阻器不能有效产生适合人体吸收的红外线，其具体问题在于，低效：现有电阻器不能有效产生适合人体吸收的红外线，其产生的红外线能量较低，无法达到人体吸收的标准，从而无法发挥红外线的理疗作用和热效应；集成度不高；体积大：现有电阻器的体积较大，无法满足小型化、轻量化的需求，限制了在一些具体应用场景中的使用；稳定性差：现有电阻器的稳定性较差，易受环境温度、湿度等因素的影响，从而影响其产生的红外线能量的稳定性和一致性。
人体吸收红外线的频谱主要集中在6到14微米波段，人体不吸收或者吸收量小的波段为无效热能，无效热量大量堆积引起烫伤、电解质、内分泌紊乱等热应激反应，随着科技的发展，人们对于生活品质的要求越来越高，现有的穿戴产品无法产生人体容易吸收的红外线。
发明内容
针对以上问题，至少解决其中一个问题，本发明的目的在于通过层叠的方式组成层叠式发热的电阻器，石墨烯层的中段内置于层叠式发热的电阻器，层叠式发热的电阻器将电能转化为热能，通过石墨烯吸收热能和辐射热能，提供一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器及电热系统。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，包括：单位串联电阻片、环带电阻、长方形石墨烯薄膜、绝缘体、反射膜，其中，电阻材料包括第一种电阻材料和第二种电阻材料，单位串联电阻片采用第一种电阻材料，单位串联电阻片采用长方形或者正方形薄片，单位串联电阻片之间通过带线串联，带线作为弯曲面，若干单位串联电阻片依次不交叉叠加，单位串联电阻片之间是平行的且不相互接触，每片单位串联电阻片的垂直投影重叠，形成长方体或者正方体的串联电阻片；第二种电阻材料的电阻率大于第一种电阻材料，长方形石墨烯薄膜层中间段外表面设置环带电阻，环带电阻采用第二种电阻材料，环带电阻的形状和大小与单位串联电阻片相同，并设置在两片单位串联电阻片之间，环带电阻的上下表面分别与上下单位串联电阻片表面叠合，完全隔离任意两片单位串联电阻片，若干长方形石墨烯薄膜向相同的两侧延伸，形成层叠式发热的电阻器，电阻器上除了长方形石墨烯薄膜和两端的引脚都设置绝缘体，在绝缘体的表面设置反射膜；单位串联电阻片为电转热的发热片，环带电阻为电转热的发热片，长方形石墨烯薄膜吸收发热片的热能并向外辐射热能；需要说明的是，层叠式发热的电阻器是利用焦耳热效应，当电流通过层叠式发热的电阻器时，将电能转化为热能，通过石墨烯吸收热能，由石墨烯内部的碳原子在运动状态被改变时，激发出主要波长范围在6到14微米波段的红外线；根据常规的电阻产生热量的规律，其公式为：QJ=I2R= I2ρL÷s
QJ表示电阻产生的热量，即焦耳热，I表示电阻通过的电流，ρ表示电阻率，R表示电阻，L表示长度，s表示截面积，÷表示除法，单位串联电阻片或者带线选取的材料决定了电阻率ρ的大小，长度L包含了单位串联电阻片或者带线的长度、宽度、厚度，截面积s为单位串联电阻片或者带线的截面积，截面积s越大电阻R越小，截面积s越小电阻R越大，当单位串联电阻片或者带线选取的材料确定的条件下，只要改变单位串联电阻片或者带线的长度、宽度和厚度，就改变单位串联电阻片或者带线的电阻值；单位串联电阻片的第一个作用是将电能转为热能，当电流通过单位串联电阻片时，电子在单位串联电阻片内部与原子碰撞，导致电子能量的损失，从而产生热能，在电流一定的情况下，电阻值越大，电流通过电阻片产生的热能就越多；单位串联电阻片的第二个作用是传递热能，当电阻片产生热能时，热能会向周围环境传递，这种传递方式主要有三种：对流、辐射和传导，对流是指热能通过流体（如空气）的运动传递，辐射是指热能通过电磁波的辐射传递，传导是指热能通过物质的直接接触传递；在单位串联电阻片中，传热主要是通过传导实现的，单位串联电阻片产生的热能传导给环带电阻，环带电阻将热能传导给石墨烯薄膜层；单位串联电阻片采用长方形或者正方形薄片，单位串联电阻片之间通过带线串联，带线起到能弯折，单位串联电阻片和带线都采用第一种电阻材料，采用激光裁剪带线，精准控制裁剪的精度，带线的横截面积小，有利于弯折成型，提高单位串联电阻片的层叠精度；在单位串联电阻片中，带线起到了两个作用，首先，它们将多个电阻片串联在一起，形成一个整体电阻，其次，带线的长度、宽度和厚度可以被调整，从而增加电阻值；第二种电阻材料的电阻率大于第一种电阻材料，其目的在于让单位串联电阻片和带线的电阻小于环带电阻的电阻，让单位串联电阻片和带线成为发热的主体，环带电阻主要起到传递热量和分隔电流的作用，让长方形石墨烯薄膜不带电，将长方形石墨烯薄膜内置于穿戴产品内部，长方形石墨烯薄膜不带静电；电阻器上除了长方形石墨烯薄膜和两端的引脚都设置绝缘体，在绝缘体的表面设置反射膜，需要说明的是，在电阻器上设置绝缘体可以有效地减少能量的损失和散失，提高电阻器的效率和效能，绝缘体可以阻止电流的泄漏和漂移，减少能量的流失，从而提高电阻器的功效；绝缘体可以有效地阻挡热量的传导和辐射，减少热量的散失，反射膜可以将电阻器表面的热能反射回来，保持电阻器的温度，并减少热量的自然散失，这样可以提高电阻器的热效应，提高其工作效率和稳定性；在电阻器的两端引脚之间设置绝缘体，可以有效地隔离电阻器与外界的接触，防止电流的泄露和短路现象发生，设置绝缘体可以提高电阻器的绝缘性能，避免电流的损耗和泄露，同时也能保护电阻器免受外界环境的影响。
一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的电热系统，包括：层叠式发热的电阻器、贴片热敏电阻、普通电阻、电压比较器、数字信号处理器DSP、数模转换器ADC、直流电源，将贴片热敏电阻设置在层叠式发热的电阻器的表面，具体为串联电阻片的外表面，贴片热敏电阻与普通电阻组成串联分压电路，反映层叠式发热的电阻器温度变化的电压，作为电压比较器的负极或者正极输入，数字信号处理器DSP接收温度控制信息，通过数模转换器ADC输出温度控制电压，作为电压比较器的正极或者负极输入，电压比较器的输出端与直流电源的正极之间串联层叠式发热的电阻器，电压比较器的输出端的信号反馈给数字信号处理器DSP；需要说明的是，将贴片热敏电阻设置在层叠式发热的电阻器的表面，具体为串联电阻片的外表面，这样做的目的是让贴片热敏电阻能够感知到电阻器的表面温度变化，并快速响应，由于层叠式发热电阻器会产生热量，通过将贴片热敏电阻设置在电阻器的表面，可以提高热敏电阻的热敏感应度，具体操作步骤如下：首先，选择一个合适尺寸的贴片热敏电阻，并确保其能够适应层叠式发热电阻器的表面，清洁层叠式发热电阻器的表面，以确保贴片热敏电阻能够充分接触，将贴片热敏电阻粘贴在电阻器的表面上，可以使用热敏导热胶或热敏导热片等材料进行固定，确保贴片热敏电阻与电阻器表面之间没有间隙；连接贴片热敏电阻的引脚与电路，可以通过焊接或其他方式进行连接；确保电路连接正确无误后，测试电路的工作状态，观察贴片热敏电阻是否能够准确感知到电阻器的表面温度变化；需要注意的是，贴片热敏电阻与电阻器表面的接触质量对于测量的准确性至关重要，因此，操作过程中需要细心、耐心地进行操作，确保贴片热敏电阻与电阻器表面之间的接触良好；贴片热敏电阻与普通电阻组成串联分压电路，反映层叠式发热的电阻器温度变化的电压，作为电压比较器的负极或者正极输入，在这个电路中，贴片热敏电阻和普通电阻组成一个串联分压电路，贴片热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而变化，而普通电阻的电阻值是固定的，当电路中通过电流时，根据欧姆定律，电阻器上的电压将与电阻值成正比；当贴片热敏电阻温度上升时，其电阻值降低，从而电阻器上的电压也会降低，相反，当贴片热敏电阻温度下降时，其电阻值增加，从而电压也会增加；这个变化的电压可以作为电压比较器的负极或者正极输入，电压比较器是一个电子设备，可以比较两个电压的大小，并根据比较结果产生逻辑输出，通过将变化的电压与一个参考电压进行比较，可以实现在不同温度下自动控制系统的触发；从而将温度控制电压与参考电压进行比较，以判断是否需要调节温度；数字信号处理器DSP接收温度控制信息，通过数模转换器ADC输出温度控制电压，作为电压比较器的正极或者负极输入，数字信号处理器DSP内部设置4G或者5G模块，接收无线信号，比如通过手机发送的温度控制信号，温度为38度或者39度，还包括电压比较器输出端的反馈信号，比如高电平或者低电平，数字信号处理器DSP对以上两类信号进行计算，对温度进行数字处理，形成温度控制信号，然后使用数模转换器ADC将数字信号转换为对应的模拟电压值，这个电压值则代表了温度信号，该模拟电压值可以作为电压比较器的正极或负极输入；通过比较当前温度信号与设定的参考电压，电压比较器可以确定是需要增加还是减少温度，根据比较器的输出信号，可以通过控制电路来进行相应的温度调节操作，通过这种方式，数字信号处理器DSP可以实现对温度的精确控制，提高温度控制系统的稳定性和准确性；电压比较器的输出端与直流电源的正极之间串联层叠式发热的电阻器，电压比较器的输出端的信号反馈给数字信号处理器DSP，通过控制电压比较器的输出端的电压，进而实现控制层叠式发热的电阻器的开与关；数字信号处理器DSP能够作为层叠式发热的电阻器的地；
进一步地，数字信号处理器DSP输出变化的温度信号，测试层叠式发热的电阻器的温度，需要说明的是，电压比较器输入端的正极是高电平，输出端是高电平，电压比较器输入端的正极是高电平，输出端是低电平，通过数字信号处理器DSP输出变化的温度信号，由反馈信号也就是输出端是在高与低电平跳变的临界点，精准检测到层叠式发热的电阻器的温度；不管贴片热敏电阻是正温度系数还是负温度系数的，都是相同的原理。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
（1）、串联电阻片101的平整度高意味着其表面的平整程度较高，没有明显的凹凸不平或者其它表面缺陷，串联电阻片101将电能转为热能的过程中，具有以下好处，热传导性能改善：电阻片的平整度高可以减少热传导的阻力，使得热量能够更加均匀地从电阻片的表面传导到周围环境，这样可以提高整个电阻片的温度均匀性，减小局部温度差异；热扩散均匀化：在电阻片工作时，电流通过电阻片会产生一定的热量，如果电阻片的平整度低，不平整的表面可能会导致局部热量积累，形成热点，而高平整度的电阻片可以更好地将热量分散，防止局部温度过高，提高温度的均匀性；温度传感性能优化：为了精准检测电阻片的温度，温度的准确性和稳定性很重要，平整度高的电阻片可以提高温度传感的精度，并且能够减少由于表面不平整度造成的误差，这对于要求高精度温度测量或控制的应用尤为重要；
（2）、单位串联电阻片的间隔空间内的上下表面与环带电阻的上下表面平行，单位串联电阻片的间隔空间内的上下表面与环带电阻的上下外表面采用热合一体化，具有以下效果：提高热接触性能：通过上下表面间的平行热合，可以增加电阻片与环带电阻之间的接触面积，从而提高传热效率，热接触性能的提高可以减小热阻，降低电阻工作温度，提高电阻器的可靠性和长期稳定性；提高热扩散性能：通过平行热合，可以实现电阻片与环带电阻之间的有效热扩散，从而均匀分布电阻工作时产生的热量，这有助于减小电阻片的局部高温区域，并降低由于高温引起的电阻值漂移和失效的可能性；提高机械强度：平行热合可以增加电阻片与环带电阻之间的连接面积，提高了连接的稳定性和机械强度，这有助于抵抗外界振动、冲击和温度变化等外力作用，减少电阻器结构的变形和松动；减小尺寸和重量：平行热合可以实现更紧凑的设计，减小电阻器体积和重量，这对于一些对空间和重量有限制的应用场景来说，具有重要意义；
（3）、在长方形石墨烯薄膜层的表面增加石墨烯表面积，在增强热辐射方面的好处如下：首先，石墨烯是具有优异热导性能的材料，其热导率远高于其他传统材料，通过增加石墨烯表面积，可以有效地提高整个石墨烯薄膜层的热传导性能，这意味着热量可以更快地从薄膜层中传导出来，减少了热量在薄膜内部的积聚，从而有效地降低了薄膜的温度；其次，石墨烯是一种具有较低的表面反射率的材料，可以较好地吸收热能，通过增加石墨烯表面积，可以增强薄膜层对热辐射的吸收能力，这将导致更多的热量被吸收，并且更有效地转化为热辐射；最后，石墨烯还具有较高的热辐射能力，增加石墨烯表面可以提高石墨烯薄膜层的热辐射能力，使其能够更快地释放热量，这对于一些需要通过热辐射来降温的应用非常有益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的串联电阻片与间隔空间的结构示意图；
图2是一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的两片电阻片的结构示意图；
图3是一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的长方形石墨烯薄膜层与环带电阻的主视图；
图4是一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的长方形石墨烯薄膜层与环带电阻的剖视图；
图5是一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的电热系统点电路图。
附图中标记及对应的零部件名称：
101-串联电阻片，102-间隔空间，201-第一片电阻片，202-第一个带线，203-第二片电阻片，204-第二个带线，205-电阻片之间的切割空间，301-长方形石墨烯薄膜层，302-环带电阻。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1，如图1至图4所示，一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，包括：单位串联电阻片、环带电阻、长方形石墨烯薄膜、绝缘体、反射膜，其中，电阻材料包括第一种电阻材料和第二种电阻材料，单位串联电阻片采用第一种电阻材料，单位串联电阻片采用长方形或者正方形薄片，单位串联电阻片之间通过带线串联，带线作为弯曲面，若干单位串联电阻片依次不交叉叠加，单位串联电阻片之间是平行的且不相互接触，每片单位串联电阻片的垂直投影重叠，形成长方体或者正方体的串联电阻片；第二种电阻材料的电阻率大于第一种电阻材料，长方形石墨烯薄膜层中间段外表面设置环带电阻，环带电阻采用第二种电阻材料，环带电阻的形状和大小与单位串联电阻片相同，并设置在两片单位串联电阻片之间，环带电阻的上下表面分别与上下单位串联电阻片表面叠合，完全隔离任意两片单位串联电阻片，若干长方形石墨烯薄膜向相同的两侧延伸，形成层叠式发热的电阻器，电阻器上除了长方形石墨烯薄膜和两端的引脚都设置绝缘体，在绝缘体的表面设置反射膜；单位串联电阻片为电转热的发热片，环带电阻为电转热的发热片，长方形石墨烯薄膜吸收发热片的热能并向外辐射热能；需要说明的是，层叠式发热的电阻器是利用焦耳热效应，当电流通过层叠式发热的电阻器时，将电能转化为热能，通过石墨烯吸收热能，由石墨烯内部的碳原子在运动状态被改变时，激发出主要波长范围在6到14微米波段的红外线；根据常规的电阻产生热量的规律，其公式为：QJ=I2R= I2ρL÷s
QJ表示电阻产生的热量，即焦耳热，I表示电阻通过的电流，ρ表示电阻率，R表示电阻，L表示长度，s表示截面积，÷表示除法，单位串联电阻片或者带线选取的材料决定了电阻率ρ的大小，长度L包含了单位串联电阻片或者带线的长度、宽度、厚度，截面积s为单位串联电阻片或者带线的截面积，截面积s越大电阻R越小，截面积s越小电阻R越大，当单位串联电阻片或者带线选取的材料确定的条件下，只要改变单位串联电阻片或者带线的长度、宽度和厚度，就改变单位串联电阻片或者带线的电阻值；单位串联电阻片的第一个作用是将电能转为热能，当电流通过单位串联电阻片时，电子在单位串联电阻片内部与原子碰撞，导致电子能量的损失，从而产生热能，在电流一定的情况下，电阻值越大，电流通过电阻片产生的热能就越多；单位串联电阻片的第二个作用是传递热能，当电阻片产生热能时，热能会向周围环境传递，这种传递方式主要有三种：对流、辐射和传导，对流是指热能通过流体（如空气）的运动传递，辐射是指热能通过电磁波的辐射传递，传导是指热能通过物质的直接接触传递；在单位串联电阻片中，传热主要是通过传导实现的，单位串联电阻片产生的热能传导给环带电阻，环带电阻将热能传导给石墨烯薄膜层；单位串联电阻片采用长方形或者正方形薄片，单位串联电阻片之间通过带线串联，带线起到能弯折，单位串联电阻片和带线都采用第一种电阻材料，采用激光裁剪带线，精准控制裁剪的精度，带线的横截面积小，有利于弯折成型，提高单位串联电阻片的层叠精度；在单位串联电阻片中，带线起到了两个作用，首先，它们将多个电阻片串联在一起，形成一个整体电阻，其次，带线的长度、宽度和厚度可以被调整，从而增加电阻值；第二种电阻材料的电阻率大于第一种电阻材料，其目的在于让单位串联电阻片和带线的电阻小于环带电阻的电阻，让单位串联电阻片和带线成为发热的主体，环带电阻主要起到传递热量和分隔电流的作用，让长方形石墨烯薄膜不带电，将长方形石墨烯薄膜内置于穿戴产品内部，长方形石墨烯薄膜不带静电，其好处在于：静电会使衣服黏在皮肤上，给人一种不舒服的感觉，没有静电的衣服更舒适，不会黏附在身体上；静电会导致皮肤干燥和瘙痒，没有静电的衣服可以避免这些问题，保护皮肤健康；静电会产生电荷，可以引起衣物纤维的拉伸和撕裂；静电会使衣物吸附灰尘和污垢，没有静电的衣物更容易清洁和保持整洁；静电会使衣物吸附毛发和其他杂质，没有静电的衣物可以减少这种问题，让衣物看起来更加整洁；电阻器上除了长方形石墨烯薄膜和两端的引脚都设置绝缘体，在绝缘体的表面设置反射膜，需要说明的是，在电阻器上设置绝缘体可以有效地减少能量的损失和散失，提高电阻器的效率和效能，绝缘体可以阻止电流的泄漏和漂移，减少能量的流失，从而提高电阻器的功效；绝缘体可以有效地阻挡热量的传导和辐射，减少热量的散失，反射膜可以将电阻器表面的热能反射回来，保持电阻器的温度，并减少热量的自然散失，这样可以提高电阻器的热效应，提高其工作效率和稳定性；在电阻器的两端引脚之间设置绝缘体，可以有效地隔离电阻器与外界的接触，防止电流的泄露和短路现象发生，设置绝缘体可以提高电阻器的绝缘性能，避免电流的损耗和泄露，同时也能保护电阻器免受外界环境的影响；
进一步地，如图1所示，串联电阻片101包括11层单位串联电阻片和10层带线，需要说明的是，单位串联电阻片和带线采用层的表述是因为串联电阻片101是立体结构，结合图2，以两片单位串联电阻片和两片单位串联电阻片之间的带线为例，需要说明的是，单位串联电阻片和带线采用片和个的表述是在平面为基础，第一片电阻片201和第二片电阻片203是通过第一个带线202和第二个带线204连接的，电阻片之间的切割空间205是为了减小第一个带线202和第二个带线204的横截面，或者说是调整第一片电阻片201和第二片电阻片203之间连接的横截面，第一个带线202和第二个带线204的带线个数可以减少或者增多，比如减少为一个带线，或者增加到5个带线或者8个带线，10层间隔空间102，10层长方形石墨烯薄膜层环带电阻，带线为弯曲面，当串联电阻片101包括n层单位串联电阻片和n-1层带线，n层单位串联电阻片形成n-1层间隔空间102，n表示自然数，间隔空间102由串联电阻片101形成，间隔空间102的上下面是处于平行状态，串联电阻片101的平整度高意味着其表面的平整程度较高，没有明显的凹凸不平或者其它表面缺陷，串联电阻片101将电能转为热能的过程中，具有以下好处，热传导性能改善：电阻片的平整度高可以减少热传导的阻力，使得热量能够更加均匀地从电阻片的表面传导到周围环境，这样可以提高整个电阻片的温度均匀性，减小局部温度差异；热扩散均匀化：在电阻片工作时，电流通过电阻片会产生一定的热量，如果电阻片的平整度低，不平整的表面可能会导致局部热量积累，形成热点，而高平整度的电阻片可以更好地将热量分散，防止局部温度过高，提高温度的均匀性；温度传感性能优化：为了精准检测电阻片的温度，温度的准确性和稳定性很重要，平整度高的电阻片可以提高温度传感的精度，并且能够减少由于表面不平整度造成的误差，这对于要求高精度温度测量或控制的应用尤为重要；长方形石墨烯薄膜层中间段外表面设置环带电阻，单位串联电阻片的间隔空间102内的上下表面与环带电阻的上下表面平行，单位串联电阻片的间隔空间102内的上下表面与环带电阻的上下外表面采用热合一体化，具有以下效果：提高热接触性能：通过上下表面间的平行热合，可以增加电阻片与环带电阻之间的接触面积，从而提高传热效率，热接触性能的提高可以减小热阻，降低电阻工作温度，提高电阻器的可靠性和长期稳定性；提高热扩散性能：通过平行热合，可以实现电阻片与环带电阻之间的有效热扩散，从而均匀分布电阻工作时产生的热量，这有助于减小电阻片的局部高温区域，并降低由于高温引起的电阻值漂移和失效的可能性；提高机械强度：平行热合可以增加电阻片与环带电阻之间的连接面积，提高了连接的稳定性和机械强度，这有助于抵抗外界振动、冲击和温度变化等外力作用，减少电阻器结构的变形和松动；减小尺寸和重量：平行热合可以实现更紧凑的设计，减小电阻器体积和重量，这对于一些对空间和重量有限制的应用场景来说，具有重要意义；
进一步地，长方形石墨烯薄膜层采用非规则排列的小块石墨烯，石墨烯薄膜层采用不是整张连续的石墨烯，长方形石墨烯薄膜层的中心层采用长方形导体材料，将石墨分离成石墨烯小块，以非规则排列的方式堆叠在长方形导体材料的外表面，增加石墨烯的表面积，采用热合将石墨烯小块和长方形导体材料一体化，形成长方形石墨烯薄膜层；将石墨分离成石墨烯小块的具体方法如下：机械剥离：使用机械手段，例如逐层剥离、机械剥离或力学剥离，将石墨分解成较薄的层；化学剥离：通过化学剥离，使用有机溶剂或表面活性剂来剥离石墨层，这些溶剂可以与石墨层之间的作用力相互作用，从而使其分离；氧化剥离：将石墨进行氧化处理，例如在硫酸、硝酸或过氧化氢等氧化剂的存在下，石墨层与溶剂或基片分离；去除杂质：通过化学或物理方法去除石墨烯层上的杂质，以获得纯净的石墨烯；或者石墨烯纳米片以非规则排列的方式堆叠在长方形导体材料表面，增加石墨烯的表面积，采用热合将石墨烯纳米片和长方形导体材料一体化，形成长方形石墨烯薄膜层；石墨烯纳米结构的尺寸通常在纳米级别，可以通过不同方法制备，包括化学气相沉积、机械剥离和电化学剥离等，这些方法可以控制石墨烯纳米结构的形状、大小和厚度；这两种方式可以有效增加石墨烯薄膜层的表面积，非规则排列的小块石墨烯还可以提高电子和离子在薄膜内的扩散速率，增强电子传输和反应活性；此外，还可以通过在石墨烯表面引入孔隙结构或者掺杂原子来进一步增加表面积；在长方形石墨烯薄膜层的表面增加石墨烯表面积，在增强热辐射方面的好处如下：首先，石墨烯是具有优异热导性能的材料，其热导率远高于其他传统材料，通过增加石墨烯表面积，可以有效地提高整个石墨烯薄膜层的热传导性能，这意味着热量可以更快地从薄膜层中传导出来，减少了热量在薄膜内部的积聚，从而有效地降低了薄膜的温度；其次，石墨烯是一种具有较低的表面反射率的材料，可以较好地吸收热能，通过增加石墨烯表面积，可以增强薄膜层对热辐射的吸收能力，这将导致更多的热量被吸收，并且更有效地转化为热辐射；最后，石墨烯还具有较高的热辐射能力，增加石墨烯表面可以提高石墨烯薄膜层的热辐射能力，使其能够更快地释放热量，这对于一些需要通过热辐射来降温的应用非常有益；
进一步地，结合图3和4，长方形石墨烯薄膜层301内置于环带电阻302内环，采用热压将长方形石墨烯薄膜层301内置于环带电阻302一体化，在热压环节，用平整的平面压环带电阻302上下表面，保证环带电阻302上下表面的平整，其好处在于，提高石墨烯薄膜层的稳定性：将石墨烯薄膜层嵌入到环带电阻内，可以有效保护石墨烯薄膜层，防止其容易受到外界物理或化学因素的影响而损坏；提高热导性能：由于石墨烯具有优异的热导性能，因此将石墨烯薄膜层与环带电阻紧密结合在一起，可以增强整体的热传导效率，这对于一些需要高效散热的应用场景非常有益；提高电导性能：环带电阻作为电子元件的一部分，其表面的平整度对电导性能有很大的影响，采用热压的方式将石墨烯薄膜层内置于环带电阻内，可以确保环带电阻上下表面的平整度，从而提升电导性能；提高设备的可靠性：石墨烯薄膜层的内置设计可以增强整个设备的结构稳定性和耐用性，减少因外界因素引起的机械损坏或性能衰减。这对于一些长时间运作的工作环境下的设备来说，具有重要的意义。
实施例2，如图5所示，一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的电热系统，包括：层叠式发热的电阻器、贴片热敏电阻、普通电阻、电压比较器、数字信号处理器DSP、数模转换器ADC、直流电源，将贴片热敏电阻R1设置在层叠式发热的电阻器R3的表面，具体为串联电阻片的外表面，贴片热敏电阻R1与普通电阻R2组成串联分压电路，反映层叠式发热的电阻器R3温度变化的电压，作为电压比较器的负极或者正极输入，数字信号处理器DSP接收温度控制信息，通过数模转换器ADC输出温度控制电压，作为电压比较器的正极或者负极输入，电压比较器的输出端与直流电源的正极之间串联层叠式发热的电阻器R3，电压比较器的输出端的信号反馈给数字信号处理器DSP；需要说明的是，将贴片热敏电阻R1设置在层叠式发热的电阻器R3的表面，具体为串联电阻片的外表面，这样做的目的是让贴片热敏电阻R1能够感知到电阻器的表面温度变化，并快速响应，由于层叠式发热电阻器会产生热量，通过将贴片热敏电阻R1设置在电阻器的表面，可以提高热敏电阻的热敏感应度，具体操作步骤如下：首先，选择一个合适尺寸的贴片热敏电阻R1，并确保其能够适应层叠式发热电阻器的表面，清洁层叠式发热电阻器的表面，以确保贴片热敏电阻R1能够充分接触，将贴片热敏电阻R1粘贴在电阻器的表面上，可以使用热敏导热胶或热敏导热片等材料进行固定，确保贴片热敏电阻R1与电阻器表面之间没有间隙；连接贴片热敏电阻R1的引脚与电路，可以通过焊接或其他方式进行连接；确保电路连接正确无误后，测试电路的工作状态，观察贴片热敏电阻R1是否能够准确感知到电阻器的表面温度变化；需要注意的是，贴片热敏电阻R1与电阻器表面的接触质量对于测量的准确性至关重要，因此，操作过程中需要细心、耐心地进行操作，确保贴片热敏电阻R1与电阻器表面之间的接触良好；贴片热敏电阻R1与普通电阻R2组成串联分压电路，反映层叠式发热的电阻器R3温度变化的电压，作为电压比较器的负极或者正极输入，在这个电路中，贴片热敏电阻R1和普通电阻R2组成一个串联分压电路，贴片热敏电阻R1的电阻值会随着温度的变化而变化，而普通电阻R2的电阻值是固定的，当电路中通过电流时，根据欧姆定律，电阻器上的电压将与电阻值成正比；当贴片热敏电阻R1温度上升时，其电阻值降低，从而电阻器上的电压也会降低，相反，当贴片热敏电阻R1温度下降时，其电阻值增加，从而电压也会增加；这个变化的电压可以作为电压比较器的负极或者正极输入，电压比较器是一个电子设备，可以比较两个电压的大小，并根据比较结果产生逻辑输出，通过将变化的电压与一个参考电压进行比较，可以实现在不同温度下自动控制系统的触发；从而将温度控制电压与参考电压进行比较，以判断是否需要调节温度；数字信号处理器DSP接收温度控制信息，通过数模转换器ADC输出温度控制电压，作为电压比较器的正极或者负极输入，数字信号处理器DSP内部设置4G或者5G模块，接收无线信号，比如通过手机发送的温度控制信号，温度为38度或者39度，还包括电压比较器输出端的反馈信号，比如高电平或者低电平，数字信号处理器DSP对以上两类信号进行计算，对温度进行数字处理，形成温度控制信号，然后使用数模转换器ADC将数字信号转换为对应的模拟电压值，这个电压值则代表了温度信号，该模拟电压值可以作为电压比较器的正极或负极输入；通过比较当前温度信号与设定的参考电压，电压比较器可以确定是需要增加还是减少温度，根据比较器的输出信号，可以通过控制电路来进行相应的温度调节操作，通过这种方式，数字信号处理器DSP可以实现对温度的精确控制，提高温度控制系统的稳定性和准确性；电压比较器的输出端与直流电源的正极之间串联层叠式发热的电阻器R3，电压比较器的输出端的信号反馈给数字信号处理器DSP，通过控制电压比较器的输出端的电压，进而实现控制层叠式发热的电阻器R3的开与关；数字信号处理器DSP能够作为层叠式发热的电阻器R3的地；
进一步地，数字信号处理器DSP输出变化的温度信号，测试层叠式发热的电阻器R3的温度，需要说明的是，电压比较器输入端的正极是高电平，输出端是高电平，电压比较器输入端的正极是高电平，输出端是低电平，通过数字信号处理器DSP输出变化的温度信号，由反馈信号也就是输出端是在高与低电平跳变的临界点，精准检测到层叠式发热的电阻器R3的温度；不管贴片热敏电阻R1是正温度系数还是负温度系数的，都是相同的原理；比如，将一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的电热系统内置于鞋内，它通过通电产生热量，辐射红外线，在鞋子方面的运用，层叠式发热的电阻器可以嵌入鞋子内部，用于加热脚部，这可以在寒冷的天气中提供额外的温暖，通常，鞋子内部会布置有可调节的温控装置，用户可以根据需要调节加热功率或温度，以达到舒适的穿着感受；此外，红外线的辐射也有助于促进血液循环，可以提高脚部的血流量，缓解脚部疲劳和不适感，这对于日常穿着或者户外活动中长时间的使用起到了积极的作用；总之，层叠式发热的电阻器在鞋子中的运用，可以提供舒适的温暖，并促进脚部的血液循环，有助于提高穿着的舒适度以及脚部的舒适感。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，包括：单位串联电阻片、环带电阻、长方形石墨烯薄膜、绝缘体、反射膜，其中，电阻材料包括第一种电阻材料和第二种电阻材料，其特征在于，单位串联电阻片采用第一种电阻材料，单位串联电阻片采用长方形或者正方形薄片，单位串联电阻片之间通过带线串联，带线作为弯曲面，若干单位串联电阻片依次不交叉叠加，单位串联电阻片之间是平行的且不相互接触的间隔空间（102），每片单位串联电阻片的垂直投影重叠，形成长方体或者正方体的串联电阻片；第二种电阻材料的电阻率大于第一种电阻材料，长方形石墨烯薄膜中间段外表面设置环带电阻，环带电阻采用第二种电阻材料，环带电阻的形状和大小与单位串联电阻片相同，并设置在两片单位串联电阻片之间的间隔空间（102），环带电阻的上下表面分别与上下单位串联电阻片表面叠合，完全隔离任意两片单位串联电阻片，若干长方形石墨烯薄膜向相同的两侧延伸，形成层叠式发热的电阻器，电阻器上除了长方形石墨烯薄膜和两端的引脚都设置绝缘体，在绝缘体的表面设置反射膜；单位串联电阻片为电转热的发热片，环带电阻为电转热的发热片，长方形石墨烯薄膜吸收发热片的热能并向外辐射热能。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，其特征在于：单位串联电阻片的间隔空间（102）内的上下表面与环带电阻的上下表面平行。
3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，其特征在于：单位串联电阻片的间隔空间（102）内的上下表面与环带电阻的上下外表面采用热合一体化。
4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，其特征在于：长方形石墨烯薄膜采用非规则排列的小块石墨烯，其中，长方形导体材料为长方形石墨烯薄膜的中心层。
5.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，其特征在于：将石墨分离成石墨烯小块，以非规则排列的方式堆叠在长方形导体材料的外表面。
6.根据权利要求5所述的一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，其特征在于：采用热合将石墨烯小块和长方形导体材料一体化。
7.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，其特征在于：石墨烯纳米片以非规则排列的方式堆叠在长方形导体材料表面。
8.根据权利要求7所述的一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，其特征在于：采用热合将石墨烯纳米片和长方形导体材料一体化。
9.一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的电热系统，基于权利要求1至8任意一项所述的一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器，包括：层叠式发热的电阻器、贴片热敏电阻、普通电阻、电压比较器、数字信号处理器DSP、数模转换器ADC、直流电源，其特征在于，将贴片热敏电阻设置在层叠式发热的电阻器的表面，具体为串联电阻片的外表面，贴片热敏电阻与普通电阻组成串联分压电路，反映层叠式发热的电阻器温度变化的电压，作为电压比较器的负极或者正极输入，数字信号处理器DSP接收温度控制信息，通过数模转换器ADC输出温度控制电压，作为电压比较器的正极或者负极输入，电压比较器的输出端与直流电源的正极之间串联层叠式发热的电阻器，电压比较器的输出端的信号反馈给数字信号处理器DSP。
10.根据权利要求9所述的一种基于石墨烯的层叠式发热的电阻器的电热系统，其特征在于，数字信号处理器DSP输出变化的温度信号，测试层叠式发热的电阻器的温度。
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