CN220342480U - 一种透明加热膜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电加热膜技术领域，具体涉及一种透明加热膜，包括依次层叠设置的基材层、复合结构层和保护层；所述复合结构层包括间隔设置的多组电加热线路以及封装于相邻电加热线路之间的储热材料；所述电加热线路包括银纳米线和单壁碳纳米管，所述银纳米线和所述单壁碳纳米管相互搭接形成三维网络结构；所述透明加热膜还包括电极，所述电极与多组所述电加热线路两端电连接。本实用新型的透明加热膜，通过设置电加热线路包括银纳米线和单壁碳纳米管，银纳米线和单壁碳纳米管相互搭接成三维网络结构，使得加热膜具有高透过率、高导电性、良好的稳定性和导热性，以及较好的抗电冲击性，有利于热量均匀分布，避免局部过热导致失效。
Description
技术领域
本实用新型涉及电加热膜技术领域，具体涉及一种透明加热膜。
背景技术
加热膜是在绝缘材料表面形成一层导电薄膜得到的，通电时，导电薄膜上的导电颗粒发热产生热量从而实现加热功能。加热膜主要应用在交通、建筑领域等，例如可应用于飞机机翼除冰和飞机场的除冰、除雪，用有机材料制成的透明电热膜，可用于汽车挡风玻璃的防雾和除冰，还用于冷藏式陈列柜的除霜、家庭浴室镜面除雾等。
用于加热膜的导电颗粒通常包括导电金属，例如以纳米银线作为导电颗粒制备纳米银加热膜，所制备的加热膜虽然具有高透过率、高导电性以及耐弯曲性能，但是纳米银加热膜较难承受较大电流，局部过热熔断搭接的银线导致断线，会导致加热膜失效。除导电金属颗粒外，导电碳材料例如碳纤维、石墨烯等也是加热膜常用导电材料，例如中国实用新型专利201820628617.1公开了一种石墨纳米片柔性加热膜，包括：绝缘基材、石墨纳米片加热层、金属电极和绝缘防水保护层，得到的石墨纳米片柔性加热膜具有高导电、高导热、结构致密、柔韧性强、厚度极薄的优点，但是该加热膜存在透过率较低、保温效果较差的问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种透明加热膜，用以解决现有的加热膜透过率较低、导热性和保温效果较差的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种透明加热膜，包括依次层叠设置的基材层、复合结构层和保护层；
所述复合结构层包括间隔设置的多组电加热线路以及封装于相邻电加热线路之间的储热材料；所述电加热线路包括银纳米线和单壁碳纳米管，所述银纳米线和所述单壁碳纳米管相互搭接形成三维网络结构；
所述透明加热膜还包括电极，所述电极与多组所述电加热线路两端电连接。
进一步地，所述银纳米线和所述单壁碳纳米管的搭接处，位于上方的银纳米线或单壁碳纳米管为弯折结构，上方弯折结构的银纳米线包覆下方的单壁碳纳米管或银纳米线，上方弯折结构的单壁碳纳米管包覆下方的银纳米线或单壁碳纳米管。
进一步地，多组所述电加热线路分别呈“S”形排布。
进一步地，每组所述电加热线路的宽度为10-20mm，相邻电加热线路之间的间距为5-10mm。
进一步地，复合结构层中，所述银纳米线和所述单壁碳纳米管的质量比为1-2：0.2-0.4；所述银纳米线的直径为25-35nm，长径比为800-1200；所述单壁碳纳米管的管径为75-100nm，长径比为80-100。
进一步地，复合结构层中，所述储热材料为相变材料。
进一步地，所述相变材料选自水合盐类、脂肪酸、纳米石墨烯中的一种。
进一步地，所述基材层的材料的选自PET、PC、改性CPI中的一种，所述电极的材料选自金、银、铜中的一种，所述保护层的材料选自PP、PET中的一种。
进一步地，所述基材层的厚度为15-50μm，所述复合结构层的厚度为0.15-0.2μm，所述电极的厚度为50-100μm，所述保护层的厚度为25-30μm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型的透明加热膜，通过设置电加热线路包括银纳米线和单壁碳纳米管，使得加热膜具有高透过率、高导电性、良好的稳定性和导热性；银纳米线和单壁碳纳米管相互搭接成三维网络结构，等效于多个并联电阻提供更多的导电通路，提高了透明加热膜的抗电冲击性，有利于热量均匀分布，避免局部过热导致的失效；同时设置搭接处上方的银纳米线或单壁碳纳米管为弯折结构，包覆下方的银纳米线或单壁碳纳米管，增大交联密度，使得电加热线路结构更加密实，热稳定性更好。
(2)本实用新型的透明加热膜，通过设置多组电加热线路，各电加热线路独立导通发热，有效提高加热膜的整体使用寿命；通过设置储热材料，使得加热膜能在一定程度下进行保温，并且储热材料封装在电加热线路之间，不会造成加热膜厚度增加，同时有利于节省导电材料和储热材料用量，降低成本。
(3)本实用新型的透明加热膜，通过“S”形导电图案化设计，提升了导电线路延展性及耐弯折性能，使得加热膜可贴附于弧形曲面。
附图说明
为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它附图。
图1为本实用新型透明加热膜的纵剖面结构示意图；
图2为本实用新型透明加热膜的复合结构层和电极的排布示意图；
图3为本实用新型透明加热膜的复合结构层和电极的另一种排布示意图；
图4为本实用新型透明加热膜银纳米线和单壁碳纳米管搭接结构SEM图；
图5为本实用新型透明加热膜银纳米线和单壁碳纳米管搭接结构示意图。
其中：1-基材层、2-复合结构层、3-保护层、4-电加热线路、5-储热材料、6-弯折结构、7-电极。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。
如图1-4所示，本实用新型的透明加热膜，包括依次层叠设置的基材层1、复合结构层2和保护层3；所述复合结构层2包括间隔设置的多组电加热线路4以及封装于相邻电加热线路4之间的储热材料5；所述电加热线路4包括银纳米线和单壁碳纳米管，所述银纳米线和所述单壁碳纳米管相互搭接形成三维网络结构；所述透明加热膜还包括电极7，所述电极7与多组所述电加热线路4两端电连接。本实用新型的透明加热膜，通过设置电加热线路4包括银纳米线和单壁碳纳米管，二者优势互补，使得加热膜具有银纳米线高透过率、高导电性效果的同时还具有单壁碳纳米管良好的稳定性和导热性；如图4所示，由于银纳米线和单壁碳纳米管相互搭接成三维网络结构，一方面进一步增强了搭接稳定性，保证了加热膜的导热导电性，另一方面银纳米线和单壁碳纳米管互相搭接，等效于多个并联电阻提供更多的导电通路，提高了透明加热膜的抗电冲击性，有利于热量均匀分布，避免局部过热导致的失效。同时，通过设置多组电加热线路4，各电加热线路4独立导通发热，单条线路发生断裂也不会影响其它线路发热，有效提高加热膜的整体使用寿命；通过设置多组电加热线路4间隔排布并在相邻电加热线路4之间封装储热材料5，储热材料5能够在通电加热时储存热量，并在断电后释放热量，使得加热膜能在一定程度下进行保温，并且储热材料封装在电加热线路之间，不会造成加热膜厚度增加，同时有利于节省导电材料和储热材料用量，降低成本。
具体地，如图5所示，所述银纳米线和所述单壁碳纳米管的搭接处，上方的银纳米线或单壁碳纳米管为弯折结构6，上方的银纳米线包覆下方的单壁碳纳米管或银纳米线，上方的单壁碳纳米管包覆下方的银纳米线或单壁碳纳米管。具体地，所述弯折结构6可通过对加热膜进行热辊压处理形成。通过设置搭接处上方的银纳米线或单壁碳纳米管为弯折结构，使得银纳米线和单壁碳纳米管的交联度更高，结构更加密实，使得加热膜的热稳定性更优。
具体地，如图3所示，多组所述电加热线路4分别呈“S”形排布；每组所述电加热线路4的宽度为10-20mm，相邻电加热线路4之间的间距为5-10mm。通过“S”形导电图案化设计，可以提升导电线路延展性及耐弯折性能，使得加热膜可贴附于弧形曲面。通过设置每组电加热线路4具有一定宽度，从而保证加热膜具有足够的发热面积，保证加热效果；通过设置相邻电加热线路4之间具有一定间距，从而保证在该间隔位置处设置足够的储热材料5，保证加热膜的保温效果。储热材料5在相邻电加热线路之间的分布可以是连续的，也可以是不连续的，本实用新型不做限定。
具体地，复合结构层2中，所述银纳米线和所述单壁碳纳米管的质量比为1-2：0.2-0.4；所述银纳米线的直径为25-35nm，长径比为800-1200；所述单壁碳纳米管的管径为75-100nm，长径比为80-100。电加热线路4中银纳米线和单壁碳纳米管的用量比以及尺寸分布都会影响搭接网络的结构，进而影响加热膜的性能。本实用新型限定银纳米线质量占比和长径比较高，从而保证电加热线路4整体以银纳米线构成骨架，单壁碳纳米管作为辅助材料穿插嵌入纳米银线骨架间形成三维网络结构，能够充分发挥银纳米线和单壁碳纳米管各自的优势。
具体地，复合结构层2中，所述储热材料5为相变材料；所述相变材料选自水合盐类、脂肪酸、纳米石墨烯中的一种。利用相变材料作为储热材料5，相变材料在40-80℃发生相变，适应于常规加热膜加热温度，相变材料相变过程可进行能量的储存或释放，储热效果好且循环性好，能够提高加热膜的保温效果和使用寿命。
具体地，所述基材层1的材料的选自PET、PC、改性CPI中的一种，所述电极7的材料选自金、银、铜中的一种，所述保护层3的材料选自PP、PET中的一种。所述基材层1的厚度为15-50μm，所述复合结构层2的厚度为0.15-0.2μm，所述电极7的厚度为50-100μm，所述保护层3的厚度为25-30μm。具体地，电极7包括正电极和负电极两个电极，两个电极均设置在复合结构层2的上方，进一步具体的，两个电极均设置在电加热线路4的上方，并分别与各组电加热线路两端电联接，电极7的厚度可以与保护层3的厚度一致，参考图1所示，也可以与保护层3的厚度不一致，本实用新型不做限定。
将本实用新型的加热膜作为除雾装置时，实验模拟雾气附着于膜面，在施加12V电压后，薄膜表面的水雾逐渐消散，15-20s后呈透明状态，具备良好的除雾效果；且断电后能在一定时间内保持相对较高温度，储热保温效果良好。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。
Claims (9)
1.一种透明加热膜，其特征在于，包括依次层叠设置的基材层、复合结构层和保护层；
所述复合结构层包括间隔设置的多组电加热线路以及封装于相邻电加热线路之间的储热材料；所述电加热线路包括银纳米线和单壁碳纳米管，所述银纳米线和所述单壁碳纳米管相互搭接形成三维网络结构；
所述透明加热膜还包括电极，所述电极与多组所述电加热线路两端电连接。
2.根据权利要求1所述的透明加热膜，其特征在于，所述银纳米线和所述单壁碳纳米管的搭接处，位于上方的银纳米线或单壁碳纳米管为弯折结构，上方弯折结构的银纳米线包覆下方单壁碳纳米管或银纳米线，上方弯折结构的单壁碳纳米管包覆下方的银纳米线或单壁碳纳米管。
3.根据权利要求1所述的透明加热膜，其特征在于，多组所述电加热线路分别呈“S”形排布。
4.根据权利要求1或3所述的透明加热膜，其特征在于，每组所述电加热线路的宽度为10-20mm，相邻电加热线路之间的间距为5-10mm。
5.根据权利要求1所述的透明加热膜，其特征在于，复合结构层中，所述银纳米线和所述单壁碳纳米管的质量比为1-2：0.2-0.4；所述银纳米线的直径为25-35nm，长径比为800-1200；所述单壁碳纳米管的管径为75-100nm，长径比为80-100。
6.根据权利要求1所述的透明加热膜，其特征在于，复合结构层中，所述储热材料为相变材料。
7.根据权利要求6所述的透明加热膜，其特征在于，所述相变材料选自水合盐类、脂肪酸、纳米石墨烯中的一种。
8.根据权利要求1所述的透明加热膜，其特征在于，所述基材层的材料的选自PET、PC、改性CPI中的一种，所述电极的材料选自金、银、铜中的一种，所述保护层的材料选自PP、PET中的一种。
9.根据权利要求1所述的透明加热膜，其特征在于，所述基材层的厚度为15-50μm，所述复合结构层的厚度为0.15-0.2μm，所述电极的厚度为50-100μm，所述保护层的厚度为25-30μm。
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