CN220023090U - 一种石墨烯发热模组 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及石墨烯的技术领域，公开了一种石墨烯发热模组。该石墨烯发热模组包括封装结构、导线及石墨烯发热件；所述封装结构包括第一封装层，所述第一封装层至少包覆有一个所述石墨烯发热件，所述石墨烯发热件设置成可增加发热面积的蜿蜒结构；所述封装结构还包括第二封装层，所述第二封装层将所述第一封装层完全包覆，且所述第二封装层的面积大于所述第一封装层的面积，形成所述第一封装层于所述第二封装层内活动的容腔。本申请所提供的的石墨烯发热模组可应用于汽车座椅、方向盘、脚垫等汽车发热领域，通过优化石墨烯发热膜的结构设计，提升其结构布局的合理性，减少发热盲区的存在，以使整体发热效果更均匀。
Description
技术领域
本申请涉及石墨烯的技术领域，尤其是涉及一种石墨烯发热模组。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子通过sp2杂化轨道形成六角形呈蜂巢晶格结构且只有一层碳原子厚度的二维纳米材料，目前石墨烯已被开发利用于多个领域。
石墨烯在热管理方面的产品已经实现了工业化生产，如石墨烯导热膜、石墨烯均温板、石墨烯发热器件等。但由于现工业化生产的石墨烯发热产品的层间相互作用力较弱，极容易出现破损、折叠、断裂等现象，这使得石墨烯发热产品在汽车端应用时，难以通过膝跪耐久性测试。如何优化石墨烯发热产品的结构设计，避免其破损、断裂现象的，是亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本申请所要解决的技术问题是优化石墨烯发热膜的结构设计，提升其结构布局的合理性，避免其在使用过程中出现破损、断裂现象。
为了解决上述问题，本申请提供了一种石墨烯发热模组，包括封装结构、导线及石墨烯发热件；所述封装结构包括第一封装层，所述第一封装层至少包覆有一个所述石墨烯发热件，所述石墨烯发热件设置成可增加发热面积的蜿蜒结构。所述蜿蜒结构的石墨烯发热件可以由整块的石墨烯发热膜裁切得到，所述蜿蜒结构的石墨烯发热件的厚度、宽度及弯曲次数可以根据电阻大小的需求进行调控。
所述封装结构还包括第二封装层，所述第二封装层将所述第一封装层完全包覆，且所述第二封装层的面积大于所述第一封装层的面积，形成所述第一封装层于所述第二封装层内活动的容腔。在第二封装层的包覆下可以防止第一封装层因直接受力而产生过大的张力，导致包覆在第一封装层内部的石墨烯发热件产生破损、断裂。
优选的，还包括一温控机构，所述温控机构包括温控开关及导线，所述温控开关通过导线连接所述石墨烯发热件。
优选的，所述第一封装层为防水耐温布料层，所述第一封装层内侧带有胶水，所述石墨烯发热件通过胶水与所述第一封装层固定连接。第一封装层的包覆可以实现对石墨烯发热件的初步保护。
优选的，所述第一封装层上设置有定位孔，所述定位孔位于第一封装层与第二封装层的重合处且不与所述石墨烯发热件重合，所述第二封装层的上下两层在所述定位孔处连接以实现对第一封装层的活动定位。定位孔对第一封装层进行活动定位可防止其发生折叠。
优选的，所述第二封装层为棉质封装层。
优选的，所述第二封装层的上下两层在所述定位孔处固定连接。
优选的，所述固定连接方式包括缝接、铆接。
优选的，所述石墨烯发热件增设有多个局部分叉。典型但非限制性的，所述带有局部分叉的石墨烯发热件可以由单块的石墨烯导热膜裁切得到，也可以为了减少浪费，由裁切后的石墨烯发热膜的边角料串联或并联得到。局部分叉的增设在不影响石墨烯发热膜发热温度的前提下增加了石墨烯发热件的线路覆盖面积，减少发热盲区的存在，以使该石墨烯发热模组整体发热效果更均匀。
优选的，所述石墨烯发热件的厚度为80μm或40μm。
与现有技术相比，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
使用第一封装层包覆石墨烯发热件，再使用第二封装层包覆第一封装层，且第二封装层面积大于第一封装层面积，保证第一封装层和/或石墨烯发热件具有一定的自由活动空间，以上设置，避免了第一封装层直接受力而产生过大的张力，一定活动空间的预留也可以减少石墨烯发热件直接所承受的张力，从而避免包覆在第一封装层内部的石墨烯发热件产生破损、断裂。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本申请实施例1中石墨烯发热模组的结构示意图。
1-封装结构；11-第一封装层；12-第二封装层；13-定位孔；2-石墨烯发热件；21-局部分叉。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本实用新型实施例提供了一种石墨烯发热模组，以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。
实施例1：
请参照图1，该石墨烯发热模组包括封装结构1、石墨烯发热件2及温控机构。
在本实施例中，通过胶板刀模对整张大尺寸的80μm石墨烯发热膜进行批量模切，以成形石墨烯发热件2，石墨烯发热件2裁切成蜿蜒结构，并且石墨烯发热件2增设有多个局部分叉21；温控机构包括温控开关及导线，导线分别连接石墨烯发热件2及温控开关，进而实现该石墨烯发热模组的智能调温。
在此，裁切是为了改变石墨烯发热件2的线路宽度，从而实现调节电阻的目的，使石墨烯发热件2可以满足客户所需要的发热温度需求；为了减少浪费，裁切后剩余的边角料也可以作为发热膜使用，例如用作局部分叉21，由于其完整性有所欠缺，各个边角料之间需要通过导线进行串联或并联，以形成石墨烯发热件2。增加石墨烯发热件2的局部分叉21延伸可提升其结构布局的合理性，在不影响石墨烯发热膜电阻和发热温度的前提下增加了石墨烯发热件2的线路覆盖面积，减少发热盲区的存在，以使该石墨烯发热模组整体发热效果更均匀。
本申请提供的石墨烯发热膜导热系数可达1500W/(m.K)，而铜丝导热系数仅为400W/(m.K)，所以石墨烯发热膜具有很好的导热性能，热传导的效果是传统铜丝的3倍以上。石墨烯发热件2的数量可以为一块、两块、三块等，当石墨烯发热件2的数量超过一块时，石墨烯发热件2可叠加使用，进而提升发热温度；在本实施例中，石墨烯发热件2的数量以一块为例。
具体的，封装结构1由第一封装层11、第二封装层12组成，第一封装层11包覆一个石墨烯发热件2，第二封装层12完全包覆第一封装层11且面积大于第一封装层11，形成第一封装层11于第二封装层12内活动的容腔；第一封装层11上设置有定位孔13，定位孔13位于第一封装层11与第二封装层12的重合处且不与石墨烯发热件2重合，第二封装层12的上下两层在定位孔13处固定连接，以实现对第一封装层11的活动定位；其中，固定连接方式包括缝接、铆接等，在本实施例中，固定连接方式为铆接。
在本实施例中，第一封装层11为防水耐温布料层，防水耐温布料层具有优良的耐热性及耐冻性，同时可防止外部液体渗入并接触石墨烯发热件2；第二封装层12为棉质封装层，棉质封装层可缓冲外界的压力，以保护封装结构1及石墨烯发热件2。
在本实施例中，防水耐温布料层与石墨烯发热件2相固定的两侧具有厚度为25μm的TPU热熔胶，TPU热熔胶为聚氨酯胶网膜，使用时需在高温下加热，使TPU热熔胶熔化，熔化的胶可以浸润石墨烯发热件2表面，同时施加一定的压力。TPU热熔胶膜再次冷却硬化后，将防水耐温布料层与石墨烯发热件2粘合在一起，化学稳定性好，可提升第一封装层11封装石墨烯发热件2的稳固性，并通过机械力铆接出线及安装配置NTC温控开关，以使导线两端分别与石墨烯发热件2及温控开关铆接，实现智能调温。
对实施例1的石墨烯发热模组进行5000次膝跪可靠性测试，测试后的结果为，石墨烯发热模组内部的石墨烯发热件2未发生折叠、破损与断裂。在膝跪可靠性测试前后均对本实施例的石墨烯发热膜组电阻进行测试，膝跪可靠性测试前电阻为0.5612Ω，膝跪可靠性测试后电阻为0.5641Ω。
实施例2：
与实施例1不同的是，在本实施例中，石墨烯发热模组不使用第二封装层12进行封装，其他与实施例1相同。
对实施例2的石墨烯发热模组进行5000次膝跪可靠性测试，测试后的结果为，石墨烯发热模组内部的石墨烯发热件2发生部分破损与断裂。在膝跪可靠性测试前后均对本实施例的石墨烯发热膜组电阻进行测试，膝跪可靠性测试前电阻为0.5862Ω，膝跪可靠性测试后电阻为0.7746Ω。
实施例3：
根据公式R＝ρ·L/S＝ρ·L/W·d，其中，石墨烯发热膜电阻率ρ约1.104*10-6Ω·m，d为石墨烯发热膜厚度。
与实施例1不同的是，石墨烯发热件2的厚度设置为40μm，40μm比80μm的石墨烯发热膜柔韧性和弯折性能更好，但不足的地方是因同尺寸规格下，40μm膜为80μm膜电阻的两倍，运用在同一个加热设计上时，40μm的石墨烯发热膜有效发热面积小，发热均匀性不及80μm的石墨烯发热膜。
实施例4：
与实施例1不同的是，本实施例中的石墨烯发热模组不使用第一封装层11、第二封装层12进行包覆，其他与实施例1相同。经5000次膝跪可靠性测试后，石墨烯发热件2完全破损，无法再进行使用。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种石墨烯发热模组，其特征在于：包括封装结构、导线及石墨烯发热件；
所述封装结构包括第一封装层，所述第一封装层至少包覆有一个所述石墨烯发热件，所述石墨烯发热件设置成可增加发热面积的蜿蜒结构；
所述封装结构还包括第二封装层，所述第二封装层将所述第一封装层完全包覆，且所述第二封装层的面积大于所述第一封装层的面积，形成所述第一封装层于所述第二封装层内活动的容腔。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯发热模组，其特征在于，还包括一温控机构，所述温控机构包括温控开关及导线，所述温控开关通过导线连接所述石墨烯发热件。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯发热模组，其特征在于，所述第一封装层为防水耐温布料层，所述第一封装层内侧带有胶水，所述石墨烯发热件通过胶水与所述第一封装层固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯发热模组，其特征在于，所述第一封装层上设置有定位孔，所述定位孔位于所述第一封装层与所述第二封装层的重合处且不与所述石墨烯发热件重合，所述第二封装层的上下两层在所述定位孔处连接以实现对第一封装层的活动定位。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯发热模组，其特征在于，所述第二封装层为棉质封装层。
6.根据权利要求4所述的一种石墨烯发热模组，其特征在于，所述第二封装层的上下两层在所述定位孔处固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种石墨烯发热模组，其特征在于，所述固定连接方式包括缝接、铆接。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯发热模组，其特征在于，所述石墨烯发热件增设有多个局部分叉。
9.根据权利要求1所述的一种石墨烯发热模组，其特征在于，所述石墨烯发热件的厚度为80μm或40μm。
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