CN206879116U - 一种石墨烯电热除冰雾车用玻璃 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种石墨烯电热除冰雾车用玻璃，包括内层玻璃、外层玻璃，以及铺设在整个内层玻璃外表面的电热层和铺设在外层玻璃底部，且位于外层玻璃内表面的辅助电热层，所述内层玻璃和外层玻璃均由玻璃本体和位于玻璃本体两侧的石墨烯膜组成；该实用新型通过对车载玻璃的结构设计，使其具有三挡加热功能。此外，外层的石墨烯膜本身的疏水特性也可以自发抑制水雾形成。因此，本实用新型设计的车载玻璃同时具备了主动和被动防/除雾的能力。

Description

一种石墨烯电热除冰雾车用玻璃

技术领域

本实用新型涉及一种石墨烯电热除冰雾车用玻璃，兼具主动和被动防/除雾除冰能力。

背景技术

汽车玻璃是汽车重要的安全部件之一，根据应用部位，汽车用玻璃主要包括前风挡玻璃、后风挡玻璃、门玻璃、天窗玻璃和前/后角窗玻璃等，随着汽车工业的发展，带有加热线的汽车玻璃应用开始兴起，它几乎应用于所有汽车的后挡风玻璃，它是通过网印的方式将专用的导电银浆印刷到玻璃的表面，玻璃经钢化后，导电银浆烧结到玻璃表面，由于其具有一定的电阻，通电后可以发热用以消除玻璃表面的冰霜，以利于驾驶者在行车时能够及时观察车后方的情况，使汽车在驾驶过程中具有更好的舒适性和安全性。

但是这种汽车电热玻璃窗是采用线加热的方式，加热线发热后，缓慢的将热量向加热线两侧传递，汽车玻璃受热不均匀，一旦加热升温速度过快，或者由于其导电性能不高，导致加热时间过长，很容易出现汽车玻璃爆裂的情况。另外，这种汽车电热玻璃窗是在玻璃上印刷导电银线，为了达到良好的加热效果，通常加热线的印刷宽度不小于1mm，而且一个普通的小轿车的后挡风玻璃上至少有十几条至二十几条不等的平行加热线，并且电阻丝的尺寸一般在几十微米左右。如果前挡风玻璃也要带电加热的话，有这样的电阻丝在玻璃上，实际上是非常影响前方视野的，不管是前挡风玻璃还是后挡风玻璃，这些可视加热线对汽车的外观和驾乘人员的视线都带来一定影响。

现有的ITO导电薄膜玻璃电阻低,可见光透过率高，摒弃了传统的加热线的印刷，美化了汽车外观，使驾车舒适性和安全性得到提高。但现代汽车几乎完全采用弯曲挡风玻璃，因此在挡风玻璃的加工过程中，需要对平板玻璃进行热弯操作，这一操作需要在600℃左右的温度下进行。根据制作工艺，热弯操作是要在完成ITO导电薄膜镀膜之后进行的，但是ITO导电薄膜在温度超过300℃，面电阻会急剧上升。因此如果以ITO镀膜玻璃作为汽车玻璃，其加热功率远远达不到消除车窗玻璃冰雪霜的要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种石墨烯电热除冰雾车用玻璃，兼具主动和被动防/除雾除冰能力。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种石墨烯电热除冰雾车用玻璃，包括内层玻璃、外层玻璃，以及铺设在整个内层玻璃外表面的电热层和铺设在外层玻璃底部，且位于外层玻璃内表面的辅助电热层，所述电热层由多根横向并行排列的石墨烯纤维和多根纵向并行排列的石墨烯纤维组成，同向的两根相邻纤维之间的距离不小于30厘米；所述内层玻璃和外层玻璃均由玻璃本体和位于玻璃本体两侧的石墨烯膜组成；所述辅助电热层由两根横向并行排列的石墨烯纤维组成。所述石墨烯膜、电热层和辅助电热层分别与设置在内层玻璃底部的电极片相连。

进一步地，石墨烯纤维直径低于10μm。

进一步地，石墨烯膜的厚度小于500nm。

本实用新型的有益效果是:本实用新型通过对车载玻璃的结构设计，使其具有三挡加热功能。首先，作为低温加热档，电热层通过石墨烯纤维导电细丝在低压U₁下快速升温除去雾气，此时在石墨烯膜层不同电的情况下，石墨烯玻璃上的超薄膜可以迅速传递热量，使汽车玻璃受热更均匀，能够有效防止玻璃因受热不均而产生的爆裂；其次，位于底部的辅助电热层单独为一档电压U₂控制，在雨刮器受到冰冻时，可以加快此处冰雾的消除。更重要的是，内层玻璃和外层玻璃的石墨烯膜可作为一较高温加热档，单独有一档电压U₃控制，采用面加热方式极速除去汽车前后挡风玻璃上的冰雪。此外，外层的石墨烯膜本身的疏水特性也可以自发抑制水雾形成。因此，本实用新型设计的车载玻璃同时具备了主动和被动防/除雾的能力。

附图说明

图1是本实用新型石墨烯除冰雾车用玻璃层状结构。

图2是石墨烯纤维导电细丝分布图。

图中，内层玻璃1、外层玻璃2、电热层3、辅助电热层4。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步描述。

如图1所示，一种石墨烯基电热除冰雾车用玻璃，包括内层玻璃1、外层玻璃2，以及铺设在整个内层玻璃1外表面的电热层3和铺设在外层玻璃2底部，且位于外层玻璃2内表面的辅助电热层4，所述电热层3由多根横向并行排列的石墨烯纤维和多根纵向并行排列的石墨烯纤维组成，同向的两根相邻纤维之间的距离不小于30厘米；所述内层玻璃和外层玻璃均由玻璃本体和位于玻璃本体两侧的石墨烯膜组成；所述辅助电热层由两根横向并行排列的石墨烯纤维组成。所述石墨烯膜、电热层3和辅助电热层4分别通过开关K1、K2、K3与设置在内层玻璃1底部的电极片相连。

本实用新型通过结构设计，实现了三档电热除雾除冰。首先，作为低温加热档，闭合K2，电热层3通过石墨烯纤维导电细丝在低压下快速升温除去雾气，此时在石墨烯膜不通电的情况下，该石墨烯膜可以迅速传递热量，使汽车玻璃受热更均匀，能够有效防止玻璃因受热不均而产生的爆裂；其次，在雨刮器受到冰冻时，闭合K3，位于底部的辅助电热层(4)可以加快此处冰雾的消除。更重要的是，内层玻璃和外层玻璃的石墨烯膜可作为一较高温加热档，单独由K1控制，采用面加热方式极速除去汽车前后挡风玻璃上的冰雪。

本实用新型中所设计的石墨烯材料均为现有产品，其中，超细石墨烯纤维是可高达强度为2.2GPa的高强纤维，不易断裂，形成的石墨烯纤维导电网回路，几乎看不见，不会造成视觉和美观上的影响。并且该纤维为8*10^⁵S/m的导电纤维，呈现出快速的热响应和稳定的可逆性，并且仅需要低的功率消耗就可以达到指定的温度。在前挡玻璃的雨刮片停靠位置，即玻璃的底部，设置辅助电热层，可以在冬天的时候加热雨刮片停靠位置的玻璃，避免雨刮片被冻住之后无法运行。且通常都在黑边之内，亦不会影响视线。玻璃本体两侧的石墨烯膜可以通过现有技术得到。作为本领域的公知常识，石墨烯膜的厚度小于500nm，该厚度下，膜呈透明状，透光率为50％～100％；不影响视线。这种三层结构能将石墨烯高导电性、导热性和表面疏水等优异特性赋予玻璃，大面积使用中发热均匀，导热传热散热快；不通电的情况下，利用石墨烯本身的疏水特性也可以自发抑制水雾形成。

石墨烯纤维为现有产品，可从长兴德烯科技有限公司、杭州高烯科技有限公司、浙江碳谷上希材料科技有限公司等公司购得。该石墨烯纤维，可通过湿法纺丝、干法纺丝或卷膜法制石墨烯纤维制成，尺寸可为1um至10um的超细丝；该纤维为高达强度为2.2GPa的高强纤维，不易断裂；该纤维为8*10^⁵S/m的导电纤维，可在较低电压迅速升温至较高温度。作为优选，石墨烯纤维直径低于10um。在不影响视线的情况下，具有较好的导电致热功能。

作为本领域的常用技术手段，本实用新型的电热玻璃可以通过以下方法获得：

步骤1：对玻璃进行液相涂覆氧化石墨烯结合肼熏法还原法，制得双面具有石墨烯膜的玻璃。

步骤2：先在经上述处理后的两层石墨烯玻璃基板，中间夹石墨烯纤维电热层3和辅助电热层4；电热层3中，由多根横向并行排列的石墨烯纤维和多根纵向并行排列的石墨烯纤维组成，同向的两根相邻纤维之间的距离不小于30厘米石墨烯；交叉部位用银胶接通回路；辅助电热层主要覆盖雨刮器部位，由两根横向并行排列的石墨烯纤维组成，接通方式类似与电热层。通过涂覆0.76mm的pvb胶制成夹层玻璃，并使用模具对此石墨烯玻璃进行热弯和钢化处理，得到所需强度和曲率的曲面玻璃，此玻璃边缘、相对的两条边框上，分别印刷锡电极，即形成正、负两极。并将石墨烯膜、电热层的石墨烯纤维、辅助电热层的石墨烯纤维分别开关K1、K2、K3与电极相连，实现三档单独控制。使用时，将正、负极通过电气连接装置与电源相连。

所述汽车电热玻璃窗不但可以用于汽车后风挡玻璃，还可以用于前风挡玻璃、侧窗玻璃及天窗玻璃等任何可用玻璃的部位。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。本实用新型所属技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只用不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种石墨烯电热除冰雾车用玻璃，其特征在于，包括内层玻璃(1)、外层玻璃(2)，以及铺设在整个内层玻璃(1)外表面的电热层(3)和铺设在外层玻璃(2)底部，且位于外层玻璃(2)内表面的辅助电热层(4)，所述电热层(3)由多根横向并行排列的石墨烯纤维和多根纵向并行排列的石墨烯纤维组成，同向的两根相邻纤维之间的距离不小于30厘米；所述内层玻璃和外层玻璃均由玻璃本体和位于玻璃本体两侧的石墨烯膜组成；所述辅助电热层由两根横向并行排列的石墨烯纤维组成；所述石墨烯膜、电热层(3)和辅助电热层(4)分别与设置在内层玻璃(1)底部的电极片相连。

2.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，石墨烯纤维直径低于10μm。

3.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，石墨烯膜的厚度小于500nm。