CN208001380U - 一种石墨烯加热膜及包括该石墨烯加热膜的加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种石墨烯加热膜，所述石墨烯加热膜包括：发热层、导热层和绝缘层，其中所述发热层包括石墨烯发热丝，所述发热层布置在所述导热层上，所述绝缘层包覆所述发热层和导热层。本实用新型还提供一种加热装置，所述加热装置包括：石墨烯加热膜和电极，所述加热膜包括石墨烯发热丝，所述电极与所述石墨烯加热丝的两端电连接。本实用新型公开的石墨烯加热膜中石墨烯导热膜和石墨烯加热丝复合，使得加热膜上产生的热量均匀地分散开。

Description

一种石墨烯加热膜及包括该石墨烯加热膜的加热装置

技术领域

本实用新型涉及一种电加热膜，具体涉及一种石墨烯加热膜。

背景技术

电加热膜的制热原理是在电场的作用下，分子之间巨大的摩擦和撞击作用产生热能以远红外辐射和对流的形式向外传递，电加热膜作为一种新型采暖方式给供暖领域带来新一轮的革命；电加热膜是面状发热材料，与被加热体形成最大限度的导热面，传热热阻小，并且相比于传统供暖具有无污染，低碳环保，自主调控，满足个性化需求，安全可靠，无水溢困扰，调节生理平衡和促进新陈代谢的功效。应用时外型可选择性强、适用范围广。

有一种基于石墨烯的透明电加热薄膜，其包括透明柔性衬底，透明柔性衬底上设置石墨烯膜，石墨烯膜上设有导电连接网膜，所述导电连接网膜上设有电极，所述电极与导电连接网膜及石墨烯膜电连接；电极上设置防护层，所述防护层覆盖在电极上，并覆盖在石墨烯及导电连接网膜上。其中所述导电连接网膜的材料包括铝或银，所述导电连接网膜和所述石墨烯膜组成电热膜材料。但是传统的高导热材料如银、铝的热导率仅分别为430W/m·K、238W/m·K，已经不能满足现代工业的发展，并且金属的柔韧度有限，经过有限次的折叠就会断损。

还有一种改进型的石墨烯加热膜，所述石墨烯加热膜包括由底层至面层依次设置的衬底、粘接剂、石墨烯薄膜、导电层、金属电极和保护膜。其中所述石墨烯薄膜通过所述粘接剂粘接在所述衬底上，其中所述导电层为浆料电极，所述浆料电极为银浆料电极或碳浆料电极。但是银浆料和碳浆料电极会造成加热单元加厚，柔韧度也有限，限制了该改进型石墨烯加热膜的广泛应用。

另外有一种一种石墨烯柔性电加热膜，其主体结构包括成膜基底、金属电极、石墨烯电加热膜和保护膜，其中所述石墨烯电加热膜为石墨烯浆料和粘结剂的混合物，这会造成石墨烯电加热膜的加热单元加厚。

现有技术中所列明的技术内容仅代表发明人所掌握的技术，并不理所当然被认为是现有技术而用于评价本实用新型的新颖性和创造性。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足中的一项或多项，本实用新型提供了一种更薄、柔性更佳且导热更加均匀的石墨烯加热膜。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种石墨烯加热膜，其包括：

发热层，所述发热层包括石墨烯发热丝；

导热层，所述发热层布置在所述导热层上；和

绝缘层，所述绝缘层包覆所述发热层和导热层。

根据本实用新型的一个方面，所述石墨烯加热膜还包括粘接层，所述粘接层布置在所述发热层和导热层之间，用于将所述发热层和导热层粘接在一起。所述粘接层可以为涂布胶、双面胶或铜箔胶带等。

根据本实用新型的一个方面，所述发热层和所述导热层可以直接接触相接。

根据本实用新型的一个方面，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，分别布置在所述发热层外侧和所述导热层外侧。

根据本实用新型的一个方面，所述石墨烯发热丝大体上呈字形排布。

根据本实用新型的一个方面，所述石墨烯发热丝的宽度为3-8mm，间距为2-10mm。

根据本实用新型的一个方面，所述石墨烯发热丝是由石墨烯导热膜冲切而成的石墨烯发热丝。

根据本实用新型的一个方面，所述冲切可以用平刀刀模进行冲切。

根据本实用新型的一个方面，所述导热层为石墨烯导热膜。

根据本实用新型的一个方面，所述石墨烯导热膜厚度为10-20μm。

根据本实用新型的一个方面，所述石墨烯导热膜的导热系数可以为1200-1600W/(m.K)，力学拉伸强度可以为40-60Mpa。

本实用新型还提供一种加热装置，所述加热装置包括：上述的石墨烯加热膜和电极，所述电极和所述石墨烯加热膜的所述石墨烯加热丝的两端电连接。

根据本实用新型的一个方面，所述电极可以为铜、银、金和铂等中的一种或两种以上作为金属电极，可以对金属电极的表面进行粗糙处理，以使金属电极与石墨烯加热丝良好接触。

根据本实用新型的一个方面，所述电极可以与石墨烯加热丝粘接式电连接。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型的一个实施例的石墨烯加热膜的纵剖面示意图；

图2是根据本实用新型的一个实施例的石墨烯加热膜的石墨烯加热丝的示意图；

图3是根据本实用新型的另一个实施例的石墨烯加热膜的纵剖面图；和

图4是根据本实用新型的一个实施例的电加热装置发热时表面温度效果图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"宽度"、"上"、"下"、"内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本实用新型的优选实施方式进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面参考图1、图2和图4描述根据本实用新型的一个实施方式的石墨烯加热膜。

如图1所示，本实用新型的石墨烯加热膜1的主体结构包括第一绝缘层2、发热层3、粘接层4、导热层5和第二绝缘层6；发热层3在导热层5上，发热层3和导热层5通过粘接层4粘接在一起，第一绝缘层2和第二绝缘层6分别在发热层3和导热层5的外侧，用来包覆发热层3和导热层5。

根据本实用新型的一个优选实施例，粘接层4可以为涂布胶，用于粘接发热层3和导热层5，本领域技术人员应当理解，粘接层4还可以选用其它粘接材料，例如双面胶、铜箔胶带等，这些变形都在本实用新型的保护范围之内。本领域普通技术人员也可以理解，粘结层4并不是必须的，发热层3可以与导热层5直接接触以传热。

根据本实用新型的一个优选实施例，绝缘层2和绝缘层6可以采用柔性耐折耐高温的PET膜、PI膜、PVC膜、PP膜、PE保护膜、PC膜、PS膜或ABS膜。本领域普通技术人员应当理解，绝缘层2和绝缘层6还可以选用其他的绝缘材料，并且绝缘层2和绝缘层6可以是单独分开的，也可以是整体的部分；绝缘层2和绝缘层6可以是相同厚度的，也可以是不同厚度的，这些变形都在本实用新型的保护范围之内。

根据本实用新型的一个优选实施例，本实用新型的石墨烯加热膜的制备方法如下：

(1)采用Hummers法制备的氧化石墨烯滤饼，经搅拌、消泡、涂布、热处理和压延等工序制备成石墨烯导热膜，本领域普通技术人员应当理解，还可以采用Brodie法、Staudenmaier法等方法制备氧化石墨烯滤饼；

(2)将10-20μm石墨烯导热膜冲切成石墨烯发热丝，宽度为3-8mm，间距2-10mm，具体结构可见图2；

(3)用10μm双面胶将石墨烯导热膜与石墨烯发热丝粘接到一起；本领域普通技术人员应当理解，还可以将石墨烯导热膜与石墨烯发热丝直接接触传热，还可以选用不同厚度、不同的粘接材料；

(4)最后用绝缘层将石墨烯导热膜和石墨烯发热丝封装起来，具体结构可见图1。

根据本实用新型的一个优选实施例，如图2所示，所述石墨烯发热丝可以大体上呈字形排布，根据本实用新型的教导，本领域技术人员还可以构思出其他的排布方式，这些变形都在本实用新型的保护范围之内。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述石墨烯发热丝的宽度可以为3-8mm，例如：3mm、4mm、5mm、6mm、7mm和8mm等，间距可以为2-10mm，例如：2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm和10mm等。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述石墨烯发热丝可以是由石墨烯导热膜冲切而成的石墨烯发热丝，其中石墨烯导热膜可以是相同厚度，也可以是不同厚度。

根据本实用新型的一个优选实施例，上述对石墨烯导热膜的冲切可以采用平刀刀模冲切的方式。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述导热层可以为石墨烯导热膜。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述石墨烯导热膜厚度可以为10-20μm，例如：10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm等。

在本实用新型的一个实施方式中，还提供一种加热装置，其包括：上述的石墨烯加热膜和电极，所述电极和所述石墨烯加热膜的所述石墨烯加热丝的两端电连接。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述电极可以为铜、银、金和铂等中的一种或两种以上作为金属电极；还可以对金属电极的表面进行粗糙处理，以使金属电极与石墨烯加热丝良好接触。

在本实用新型的一个具体实施例中，通过以下方式制备石墨烯加热膜：

(1)将12μm石墨烯导热膜冲切成石墨烯发热丝，宽度为5mm，间距8mm；

(2)用10μm双面胶将20μm的石墨烯导热膜与12μm石墨烯发热丝粘接到一起；

(3)最后用75μm的PET将石墨烯导热膜和石墨烯发热丝封装起来；

(4)在功率8W功率下，加热膜进行加热，其表面温度分布见图4，平均温度为38.9℃。

如图4所示，在加热膜1的有效区域11内测量加热膜发热时的相关温度参数，最小值37.1℃，最大值46.5℃，平均值为38.9℃。

本实用新型中，所述加热层可采用石墨烯加热丝，不仅厚度薄，达到微米级，并具有良好的柔性；由于石墨烯发热丝是线状热源，其背面加一层导热膜后线状热源被均匀地分散成面热源，因此石墨烯导热膜和石墨烯加热丝复合，使得加热膜上产生的热量均匀地分散开，参见图4。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种石墨烯加热膜，其特征在于，所述石墨烯加热膜包括：

发热层，所述发热层包括石墨烯发热丝；

导热层，所述发热层布置在所述导热层上；和

绝缘层，所述绝缘层包覆所述发热层和导热层。

2.根据权利要求1所述的石墨烯加热膜，其特征在于，所述石墨烯加热膜还包括粘接层，所述粘接层布置在所述发热层和导热层之间，用于将所述发热层和导热层粘接在一起。

3.根据权利要求1或2所述的石墨烯加热膜，其特征在于，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，分别布置在所述发热层外侧和所述导热层外侧。

4.根据权利要求1或2所述的石墨烯加热膜，其特征在于，所述石墨烯发热丝大体上呈字形排布。

5.根据权利要求4所述的石墨烯加热膜，其特征在于，所述石墨烯发热丝的宽度为3-8mm，间距为2-10mm。

6.根据权利要求1、2或5所述的石墨烯加热膜，其特征在于，所述石墨烯发热丝是由石墨烯导热膜冲切而成的石墨烯发热丝。

7.根据权利要求1或2所述的石墨烯加热膜，其特征在于，所述导热层为石墨烯导热膜。

8.根据权利要求6所述的石墨烯加热膜，其特征在于，所述石墨烯导热膜厚度为10-20μm。

9.一种加热装置，其特征在于，包括：

权利要求1-8中任一项所述的石墨烯加热膜；和

电极，所述电极与所述石墨烯加热膜的所述石墨烯发热丝的两端电连接。