ES2908327T3 - Dispositivo de película de calentamiento eléctrico y método de preparación del mismo, y aparato de calentamiento eléctrico - Google Patents

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Abstract

Un dispositivo de película electrotérmica (2000a, 2000b, 4000, 6000, 13000, 16000, 18000), que comprende: un sustrato (3); una capa conductora (1) dispuesta sobre el sustrato; un primer y segundo electrodos unidos a la capa conductora (1), en el que el primer electrodo comprende una primera barra colectora (21a, 421a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a) y al menos un primer electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a) que se extiende desde la primera barra colectora (21a, 421a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a), y el segundo electrodo comprende una segunda barra colectora (21b, 421b, 621b, 1321b, 1621b, 1821b) y al menos un segundo electrodo interno (22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) que se extiende desde la segunda barra colectora (21b, 421b, 621a, 1321a, 1621a, 1821a), estando el primer electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a) y el segundo electrodo interno (22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) dispuestos alternadamente y separados entre sí, caracterizado por que la primera y segunda barras colectoras tienen una pluralidad de orificios, en el que los orificios (5a) de la primera barra colectora (1621a) están en las posiciones señaladas por el segundo electrodo interno (1622b), y los orificios (5b) de la segunda barra colectora (1621b) están en las posiciones señaladas por el primer electrodo interno (1622a).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de película de calentamiento eléctrico y método de preparación del mismo, y aparato de calentamiento eléctrico
REFERENCIAS CRUZADAS A SOLICITUDES RELACIONADAS
Esta solicitud reivindica la prioridad de las solicitudes de patentes chinas N.° 201510203373.3 y 201510203320.1, presentadas el 24 de abril de 2015.
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a dispositivos de película electrotérmica y métodos para la fabricación de los mismos, en particular, a dispositivos de película electrotérmica de baja tensión y métodos para la fabricación de los mismos y un aparato de película electrotérmica.
ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA
Esta sección proporciona información de antecedentes relacionada con la presente divulgación que no es necesariamente técnica anterior.
Las películas electrotérmicas suelen estar recubiertas con una capa conductora, encima de la cual se colocan los electrodos. Los electrodos forman, normalmente, dos tiras de metal paralelas, una conectada a una entrada de tensión positiva y la otra conectada a una entrada de tensión negativa, tal que una corriente que fluye a través de la capa conductora genere calor. Una de tales películas electrotérmicas es como la mostrada en la figura 1 (véase, el documento CN103828482A), en la que la capa conductora está intercalada por dos electrodos.
Para los materiales de capa conductora de uso frecuente, tales como el grafeno, los nanotubos de carbono, el óxido de indio y estaño (ITO), el óxido de estaño dopado con flúor (FTO) y el óxido de zinc dopado con aluminio (AZO), cuanto más delgado sea el espesor del conductor, mayor será la resistencia de lámina de la capa conductora. Por lo tanto, la tensión de alimentación debe ser alto para lograr el efecto de calentamiento requerido. Esto afecta la portabilidad y es potencialmente inseguro. Además, aunque el aumento del espesor de la capa conductora puede reducir la tensión de alimentación, provoca altos costes de fabricación y reduce la productividad.
El documento CN102883486A divulga una película electrotérmica transparente que incluye un sustrato flexible, una película de grafeno proporcionada sobre el sustrato flexible, una película de red conductora proporcionada sobre el grafeno, un electrodo proporcionado sobre la película de red conductora y conectado eléctricamente a la película de red conductora y al grafeno, así como una capa de protección que cubre el electrodo, el grafeno y la película de red conductora. En el documento CN102883486A, el grafeno y la película de red conductora se utilizan como materiales de calentamiento transparentes de la película electrotérmica, y la película de red conductora se utiliza para reducir la resistencia de lámina, pero tiene los siguientes defectos:
1) La resistencia de lámina de la película de red conductora es menor que la resistencia de lámina del grafeno y los dos están conectados en paralelo, tal que la película de red conductora en lugar del grafeno realiza la función principal de calentamiento; y
2) El ancho del diámetro del cable de las líneas de la película de red conductora es inferior a 5 pm. Los materiales metálicos convencionales son propensos a quemarse, lo que provocaría un fallo de la película electrotérmica.
Algunos dispositivos de película electrotérmica no logran una potencia de entrada baja mediante el uso de nuevos materiales o electrodos modelados y tienen que usar múltiples capas conductoras (5-6). Además, es posible que el calentamiento en tales dispositivos no se distribuya de manera uniforme, ya que existe una variación de temperatura de más de 60 K en el mismo dispositivo. Estos factores pueden impedir que tales dispositivos tengan un uso práctico.
El documento US2012/055918 divulga un dispositivo de película electrotérmica según el preámbulo de la reivindicación 1.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Esta sección proporciona un sumario general de la divulgación y no es una divulgación exhaustiva de su alcance completo o de todas sus características.
Las realizaciones según la invención proporcionan un dispositivo electrotérmico tal que se pueda obtener una temperatura deseada con una tensión baja (menor o igual a 12 V).
Un aspecto de la invención proporciona un dispositivo de película electrotérmica que comprende:
un sustrato;
una capa conductora dispuesta sobre el sustrato;
un primer y segundo electrodos unidos a la capa conductora, en el que el primer electrodo comprende una primera barra colectora y al menos un primer electrodo interno que se extiende desde la primera barra colectora, y el segundo electrodo comprende una segunda barra colectora y al menos un segundo electrodo interno que se extiende desde la segunda barra colectora, estando el primer electrodo interno y el segundo electrodo interno dispuestos alternadamente y separados entre sí, en el que la primera y segunda barras colectoras tienen una pluralidad de orificios, estando los orificios de la primera barra colectora en posiciones señaladas por el segundo electrodo interno y estando los orificios de la segunda barra colectora en posiciones señaladas por el primer electrodo interno.
En una realización, cuando la primera barra colectora está conectada con la entrada de potencia positiva y la segunda barra colectora está conectada con la entrada de potencia negativa, una corriente fluye secuencialmente desde la primera barra colectora a los primeros electrodos internos, a la capa conductora, a los segundos electrodos internos y después a la segunda barra colectora.
En una realización, el primer y segundo electrodos están en el mismo lado de la capa conductora.
En una realización, el primer y segundo electrodos están en lados diferentes de la capa conductora. En una realización, el dispositivo comprende además una capa de protección que cubre la capa conductora y los electrodos sobre la misma.
En una realización, el primer y segundo electrodos internos están en forma de línea, en forma de curva o en forma de zigzag.
En una realización, la primera y segunda barras colectoras forman una forma que incluye una forma de línea, una forma de curva, un círculo o una elipse.
En una realización, el primer y segundo electrodos están entre el sustrato y la capa conductora.
En una realización, el primer y segundo electrodos internos tienen el mismo ancho.
En una realización, al menos un electrodo interno seleccionado del primer y segundo electrodos internos comprende al menos dos subelectrodos internos, donde hay huecos entre los subelectrodos internos adyacentes.
En una realización, los subelectrodos internos tienen el mismo ancho.
En una realización, el ancho de los subelectrodos internos es el mismo que el hueco entre los subelectrodos internos adyacentes.
En una realización, el hueco es de 2 pm, y el ancho del subelectrodo interno se determina basándose en la capacidad de transporte de corriente de cada subelectrodo interno.
En una realización, los orificios en la segunda y primera barra colectora pueden tener una forma de rectángulo con dos extremos redondeados, y la distancia entre los dos extremos redondeados corresponde al ancho del electrodo interno correspondiente.
En una realización, partes de la capa conductora en las separaciones entre electrodos internos adyacentes tienen al menos un orificio adicional.
En una realización, el al menos un orificio adicional tiene un diámetro no superior a 1 mm.
En una realización, el dispositivo de película electrotérmica está configurado para ser consecuente con la ecuación: T=kU2/d2 R t, siendo T la temperatura estable en °C, siendo t una temperatura de inicio en °C, siendo U la tensión de entrada en V que no supera los 12 V, siendo d la distancia entre dos electrodos internos vecinos, siendo R la resistencia de lámina de la capa conductora en ü/sq, y siendo k una constante en un intervalo de 10-200 °C cm2 W -1 y siendo inversamente proporcional a la conductancia térmica entre el dispositivo de película electrotérmica y el aire. En una realización, el dispositivo de película electrotérmica está configurado para ser consecuente con la ecuación: n(n+1)lp1/WHR<1/5, tal que una variación de tensión en las porciones que unen el electrodo interno de la barra colectora no exceda el 10 %, siendo n el número de separaciones entre dos electrodos internos vecinos, siendo 1 la longitud del electrodo interno más largo en m, siendo pi la resistividad de la barra colectora en fim , siendo W el ancho de la barra colectora en m, siendo H el espesor de la barra colectora en m, y siendo R la resistencia de lámina de la capa conductora en fi/sq.
En una realización, el dispositivo está configurado para ser consecuente con la ecuación: nl2p2/whLR<1/5, tal que una variación de tensión en el mismo electrodo interno no supere el 10 %, siendo n el número de separaciones formadas por dos electrodos internos vecinos, siendo 1 la longitud del electrodo interno más largo en m, siendo p2 la resistividad de los electrodos internos en fim, siendo w el ancho del electrodo interno en m, siendo h el espesor del electrodo interno en m, siendo L la longitud de la distancia más larga entre dos electrodos internos en cada barra colectora en m, y siendo R la resistencia de lámina de la capa conductora en fi/sq.
En una realización, la capa conductora incluye al menos uno de los siguientes materiales: grafeno, nanotubos de carbono, óxido de indio y estaño (ITO), óxido de estaño dopado con flúor (FTO) y óxido de zinc dopado con aluminio (AZO).
En una realización, el primer y segundo electrodos incluyen al menos uno de los siguientes materiales: plata, pasta de plata, cobre, pasta de cobre, aluminio, ITO y grafeno.
En una realización, el sustrato incluye vidrios o polímeros.
En una realización, el sustrato puede incluir al menos uno de los siguientes materiales: tereftalato de polietileno (PET), cloruro de polivinilo (PVC), polietileno (PE), policarbonato (PC), metacrilato de polimetilo (PMMA), fluoruro de polivinilideno (PVDF), y polianilina (PANI).
En una realización, la capa de protección incluye materiales flexibles.
En una realización, los materiales transparentes flexibles incluyen al menos uno de los siguientes materiales: PET, PVC, PE y PC.
En una realización, el dispositivo comprende al menos dos conjuntos del primer electrodo y el segundo electrodo, en el que un conjunto de los al menos dos conjuntos puede conectarse en serie o en paralelo con otro conjunto.
Otro aspecto de la invención proporciona además un aparato electrotérmico que comprende los dispositivos de película electrotérmica.
En una realización, el aparato electrotérmico incluye un dispositivo de calentamiento, ropa interior térmica, rodillera y muñequera.
En una realización, el dispositivo de calentamiento adopta la forma del marco.
En una realización, el dispositivo de calentamiento es un marco de fotos, y el dispositivo de película electrotérmica se proporciona en al menos una de las siguientes posiciones: en el marco del marco de fotos y entre una capa de decoración y una placa trasera del marco de fotos.
En una realización, el marco de fotos comprende además una capa termoconductora ubicada en al menos una de las siguientes posiciones: entre el dispositivo de película electrotérmica y la capa de decoración y entre el dispositivo de película electrotérmica y la placa trasera.
En una realización, la capa termoconductora comprende una pasta termoconductora.
En una realización, el dispositivo de película electrotérmica se proporciona entre una capa interior y una capa exterior de la ropa interior térmica.
En una realización, el dispositivo de calentamiento y la ropa interior térmica comprenden además un módulo de control de temperatura y un sensor de temperatura para controlar la temperatura de calentamiento.
Otro aspecto de la invención proporciona además un método para la fabricación de un dispositivo de película electrotérmica, que comprende:
proporcionar un sustrato;
disponer una capa conductora sobre el sustrato;
disponer el primer y segundo electrodos en la capa conductora, en el que el primer electrodo comprende una primera barra colectora y al menos un primer electrodo interno que se extiende desde la primera barra colectora, y el segundo electrodo comprende una segunda barra colectora y al menos un segundo electrodo interno que se extiende desde la segunda barra colectora, estando el primer electrodo interno y el segundo electrodo interno dispuestos alternadamente y separados entre sí,
formar una pluralidad de orificios en la primera barra colectora y la segunda barra colectora, en el que los orificios de la primera barra colectora están en posiciones señaladas por el segundo electrodo interno, y los orificios de la segunda barra colectora están en posiciones señaladas por el primer electrodo interno. En una realización, el primer y segundo electrodos están en el mismo lado de la capa conductora.
En una realización, el primer y segundo electrodos están en lados diferentes de la capa conductora.
En una realización, las etapas de disposición de la capa conductora sobre el sustrato y la disposición del primer y segundo electrodos en la capa conductora comprenden: disponer la capa conductora sobre una hoja de metal; unir un lado opuesto a la hoja de metal de la capa conductora al sustrato; y modelar la hoja de metal para formar el primer y segundo electrodos.
En una realización, el método comprende además formar una capa de protección que cubre la capa conductora y los electrodos sobre la misma.
En una realización, al menos un electrodo interno del primer y segundo electrodos internos están conformados para comprender al menos dos subelectrodos internos, donde hay huecos entre los subelectrodos internos adyacentes. En una realización, el método comprende además formar al menos un orificio adicional en partes de la capa conductora en las separaciones entre electrodos internos adyacentes.
Otros aspectos y áreas de aplicabilidad se harán evidentes a partir de la descripción proporcionada en el presente documento. Debe entenderse que diversos aspectos de esta divulgación pueden implementarse individualmente y que diversas realizaciones de esta invención pueden combinarse entre sí. Debe entenderse también que la descripción y los ejemplos específicos en el presente documento tienen el propósito de ilustrar únicamente y no pretenden limitar el alcance de la presente divulgación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Los dibujos adjuntos, que constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran varias realizaciones y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios divulgados.
La figura 1 es un diagrama que ilustra un dispositivo de película electrotérmica de la técnica anterior.
La figura 2A es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 2B es una vista en sección transversal esquemática de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 3A muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 3B muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 4 es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 5A muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 5B muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 6 es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 7 muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 8 muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 9 muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 10 muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 11 muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 12 muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 13 es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 14 muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 15 muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 16 es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 17A muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 17B muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 18 es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 19A muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
La figura 19B muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
A continuación, las realizaciones de la presente invención se describirán con más detalle en combinación con los dibujos. Las siguientes realizaciones se adoptan para explicar la presente invención, en lugar de limitar el alcance de la misma.
En esta divulgación, algunas constantes conocidas incluyen la resistividad del cobre de 1,75x10'8 Om, la resistividad de la pasta de plata de 8x10-8 Om y la resistividad del grafeno de una sola capa de 1x10-8 Om. Los dispositivos de película electrotérmica de baja tensión a modo de ejemplo consecuentes con esta divulgación pueden ser alimentados por baterías de litio comunes y alcanzar rápidamente 90-180 °C. La potencia de entrada puede ser inferior a 12 V. Cuando se utiliza grafeno de una sola capa como capa conductora del dispositivo, la potencia de entrada puede ser inferior a 1,5 V y la capa conductora proporciona un efecto de calentamiento.
[Implementación a modo de ejemplo 1]
La figura 2A es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica 2000a consecuente con una realización de la invención. No es necesario que el dispositivo de película electrotérmica 2000a sea transparente. En algunas otras realizaciones, el dispositivo puede no ser transparente. Por ejemplo, el dispositivo puede ser translúcido u opaco. El dispositivo de la figura 2A incluye un conductor 1 dispuesto sobre un sustrato (no mostrado), un primer y segundo electrodos unidos al conductor 1. El primer electrodo comprende una primera barra colectora 21 a y al menos un primer electrodo interno 22a que se extiende desde la primera barra colectora 21a, y el segundo electrodo comprende una segunda barra colectora 21b y al menos un segundo electrodo interno 22b que se extiende desde la segunda barra colectora 21b. Los primeros electrodos internos 22a y los segundos electrodos internos 22b están dispuestos alternadamente y separados entre sí. El primer electrodo y el segundo electrodo pueden estar dispuestos en el mismo lado o en dos lados diferentes de la capa conductora para promover un calentamiento uniforme en todo el dispositivo. En algunas realizaciones, el conductor 1 puede ser transparente, opaco o translúcido. Algunos componentes similares no están etiquetados para mantener clara la ilustración. Las barras colectoras 21a y 21b y los electrodos internos 22a y 22b pueden tener muchas configuraciones, como se describe a continuación. Alternadamente, los componentes descritos anteriormente forman un patrón plano.
En una realización, los electrodos internos tienen cada uno 1 milímetro de ancho y están separados 6 milímetros entre sí. Los electrodos internos pueden estar en forma de línea, forma de onda o forma de diente de sierra. La primera y segunda barras colectoras forman una forma que incluye, pero no se limita a, una forma de línea, una forma de curva, un círculo o una elipse.
En una realización, el dispositivo de película electrotérmica comprende además al menos dos conjuntos del primer electrodo y el segundo electrodo, pudiendo un conjunto de los al menos dos conjuntos conectarse en serie o en paralelo con otro conjunto. En una realización, el dispositivo 2000a puede configurarse para conectarse en serie o en paralelo con otro dispositivo similar.
Según una realización de la invención, el primer y segundo electrodos internos pueden disponerse alternadamente y distribuirse uniformemente. Preferentemente, el primer y segundo electrodos internos tienen el mismo ancho. La primera barra colectora puede configurarse para conectarse a un terminal de entrada de potencia positiva y la segunda barra colectora puede configurarse para conectarse a un terminal de entrada de potencia negativa, o viceversa. Cuando se conecta a una fuente de alimentación, una corriente fluye desde una barra colectora a los electrodos internos de la barra colectora, después al conductor 1, después a los electrodos internos de la otra barra colectora, después a la otra barra colectora.
La capa conductora 1 puede ser un semiconductor o una capa cerámica. Los materiales de la capa conductora pueden ser al menos uno de los siguientes materiales: grafeno, nanotubos de carbono, óxido de indio y estaño (ITO), óxido de estaño dopado con flúor (FTO) u óxido de zinc dopado con aluminio (AZO). Los materiales de los electrodos pueden incluir al menos uno de los siguientes materiales: plata, pasta de plata, cobre, pasta de cobre, aluminio, ITO y grafeno. En un ejemplo, los electrodos internos son electrodos internos de hoja de cobre.
Los materiales del sustrato pueden incluir vidrios o polímeros. Los materiales del sustrato pueden incluir al menos uno de los siguientes materiales: tereftalato de polietileno (PET), cloruro de polivinilo (PVC), polietileno (PE), policarbonato (PC), metacrilato de polimetilo (PMMA), fluoruro de polivinilideno (PVDF) o polianilina (PAN).
La figura 2B es una vista en sección transversal esquemática de un dispositivo de película electrotérmica 2000b consecuente con una realización de la invención. Cabe señalar que 2000a y 2000b pueden describir el mismo dispositivo desde puntos de vista diferentes. El dispositivo 2000b incluye una capa conductora 1, un electrodo 2, un sustrato 3 y una capa de protección 4. Los materiales de la capa de protección pueden ser materiales transparentes flexibles y pueden incluir al menos uno de PET, PVC, PE o PC.
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo 2000a/2000b incluye las etapas siguientes, algunas de las cuales son opcionales:
1. disponer grafeno sobre un sustrato transparente. El grafeno puede ser grafeno de una sola capa, dopado preferentemente con un dopante inorgánico u orgánico (p. ej., Fe(NO3)3 , HNO3 , o AuCta) y/o tener una resistencia de lámina de aproximadamente 250 Q/sq. El sustrato podría ser tereftalato de polietileno (PET). El sustrato podría tener 150 milímetros de ancho y 150 milímetros de largo y 125 micrómetros de espesor.
2. imprimir un patrón de pasta de plata en el grafeno. La impresión podría incluir serigrafía. El patrón de pasta de plata puede ser el patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 2A. La pasta de plata impresa se puede utilizar como electrodos. La pasta de plata puede tener un espesor de 25 micrómetros.
3. solidificar la pasta de plata. La etapa de solidificación puede incluir el calentamiento en un horno a 130 °C durante 40 minutos.
4. disponer pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) sobre la capa de protección. La capa de protección puede ser PET. La capa de protección puede coincidir con el tamaño del sustrato, p. ej. 150 milímetros de ancho y 150 milímetros de largo. El pegamento OCA puede tener un espesor de 50 micrómetros.
5. perforar una pluralidad de orificios en la capa de protección y el pegamento OCA en posiciones que corresponden a las barras colectoras en el sustrato para exponer los electrodos. La perforación puede ser implementada por un láser. El tamaño del orificio puede ser de 5 milímetros por 5 milímetros.
6. disponer la capa de protección con pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) encima en la parte superior del sustrato modelado con la pasta de plata.
7. hacer contactos eléctricos con los electrodos expuestos. Por ejemplo, los cables se unen a los electrodos expuestos.
La figura 3A muestra una representación gráfica 3000a de la distribución de temperatura en el dispositivo de película electrotérmica (implementación de las etapas 1-7) consecuente con la presente divulgación. La 3000a fue capturada por una cámara de infrarrojos. La resistencia del dispositivo se midió en 2,7 Q. Se alcanzó una condición de calentamiento estable en 60 segundos después de conectar el dispositivo a una fuente de alimentación de 5 V. 3000a describe la distribución de temperatura en un dispositivo de película electrotérmica calentado durante el calentamiento. La temperatura estable es de aproximadamente 66 °C, consecuente con T=kU2/d2R t, siendo t la temperatura de inicio en °C, siendo T la temperatura estable a la que sube el dispositivo en °C, siendo U la tensión de entrada en V que no supera 12 V, siendo d la distancia entre dos electrodos internos vecinos, siendo R la resistencia de lámina de la capa conductora en Q/sq, y siendo k una constante en un intervalo de 10-200 °C cm2 W-1 y variando dependiendo de la conductancia térmica entre el dispositivo y el aire, en particular, siendo inversamente proporcional a la conductancia térmica entre el dispositivo y el aire. En este ejemplo, U es de 5 V, d es de 6 mm, R es de 250 Q/sq, t es de 22 °C y k es de 158 °C cm2 W-1. Cuando se usa por primera vez la ecuación anterior, k puede determinarse mediante las siguientes etapas: proporcionar un dispositivo de muestra; medir todos los parámetros excepto k en la ecuación anterior a través de pruebas; y resolver k usando los parámetros medidos a través de la ecuación. La figura 3B muestra una representación gráfica 3000b de la distribución de temperatura derivada de la figura 3A. La 3000b describe la distribución de temperatura a través del dispositivo.
En un ejemplo, la potencia de calentamiento del dispositivo alcanza unos 1300 W/m2 cuando se aplican 3,7 V de tensión, mucho más que la de un dispositivo de película electrotérmica tradicional que alcanza unos 5 W/m2 con la misma tensión. Además, el dispositivo de película electrotérmica tradicional habría necesitado una entrada de potencia de 60 V para alcanzar la misma cantidad de potencia de calentamiento, que es más que el nivel de tensión seguro que los humanos pueden soportar.
[Implementación a modo de ejemplo 2]
La figura 4 es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica 4000 transparente de baja potencia consecuente con una realización de la presente divulgación. El dispositivo incluye un conductor 1, barras colectoras 421 a y 421 b y electrodos internos 422a y 422b. Algunos componentes similares no están etiquetados para mantener clara la ilustración. Los componentes descritos forman un patrón plano. Las barras colectoras 421 a y 421 b están dispuestas en una forma circular de 96 milímetros de diámetro. El electrodo interno más largo tiene 73 milímetros de largo. Los electrodos internos están separados 6 milímetros entre sí. Hay un total de 17 separaciones entre los electrodos internos. Cada uno de los electrodos internos tiene 1 milímetro de ancho. Las barras colectoras tienen 8 milímetros de ancho. En cada barra colectora, la distancia más lejana entre dos electrodos internos es de unos 130 milímetros.
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo 4000 incluye las siguientes etapas, algunas de las cuales son opcionales:
1. disponer grafeno sobre un sustrato transparente. El grafeno puede ser grafeno de doble capa, dopado (preferentemente) y/o tener una resistencia de lámina de 120 Q/sq. El sustrato puede ser tereftalato de polietileno (PET). El sustrato puede tener 120 milímetros de ancho y 120 milímetros de largo y 125 micrómetros de espesor.
2. imprimir un patrón de pasta de plata en el grafeno. La impresión puede incluir serigrafía. El patrón de pasta de plata puede ser el patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 4. La pasta de plata impresa se puede utilizar como electrodos. La pasta de plata puede tener un espesor de 25 micrómetros.
3. solidificar la pasta de plata. La etapa de solidificación puede incluir el calentamiento en un horno a 130 °C durante 40 minutos.
4. disponer pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) sobre la capa de protección. La capa de protección puede ser PET. La capa de protección puede coincidir con el tamaño del sustrato, p. ej. 120 milímetros de ancho y 120 milímetros de largo. El pegamento OCA puede tener un espesor de 50 micrómetros.
5. perforar una pluralidad de orificios en la capa de protección y el pegamento OCA en posiciones que corresponden a la barra colectora en el sustrato para exponer los electrodos. La perforación puede ser implementada por un láser. El tamaño del orificio puede ser de 5 milímetros por 5 milímetros.
6. disponer una capa de protección con pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) en la parte superior del sustrato modelado con la pasta de plata.
7. hacer contactos eléctricos con los electrodos expuestos. Por ejemplo, los cables se unen a los electrodos expuestos.
La figura 5A muestra una representación gráfica 5000a de la distribución de temperatura en el dispositivo de película electrotérmica (implementación de las etapas 1-7) consecuente con la presente divulgación. La 5000a fue capturada por una cámara de infrarrojos. La resistencia del dispositivo se mide en 2 Q. Se puede alcanzar una condición estable en 40 segundos después de conectar el dispositivo a una fuente de alimentación de 5 V. La 5000a describe la distribución de temperatura en un dispositivo de película electrotérmica calentada descrito anteriormente. La figura 5B muestra una representación gráfica 5000b de la distribución de temperatura derivada de la figura 5A. La 5000b describe la distribución de temperatura a través del dispositivo. La temperatura estable es de 90,9 °C, consecuente con T=kU2/d2R t descrita anteriormente. En este ejemplo, U es de 5 V, d es de 6 mm, R es de 120 Q/sq, t es de 22 °C y k es de 119,1 °C cm2W-1.
En este ejemplo, la potencia de calentamiento del dispositivo alcanza unos 1300 W/m2 cuando se le aplican 3,7 V de tensión, mucho más que la de un dispositivo de película electrotérmica tradicional que alcanza unos 5 W/m2 con la misma tensión. Además, el dispositivo de película electrotérmica tradicional habría necesitado una entrada de potencia de 60 V para alcanzar la misma cantidad de potencia de calentamiento, que es más que el nivel de potencia seguro que los humanos pueden soportar.
En este ejemplo, la variación de tensión en la barra colectora no supera el 0,2 % y la variación de tensión en los electrodos internos no supera el 0,004 %.
[Implementación a modo de ejemplo 3]
La figura 6 es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica 6000 transparente de baja potencia consecuente con una realización de la presente divulgación. El dispositivo 6000 incluye un conductor 1, barras colectoras de electrodos 621a y 621b y electrodos internos 622a y 622b. Algunos componentes similares no están etiquetados para mantener clara la ilustración. Los componentes descritos forman un patrón plano. Los electrodos internos están separados 3 milímetros entre sí, 108 milímetros de largo, 1 milímetro de ancho. Hay 32 electrodos internos, que crean 30 separaciones. Las barras colectoras de electrodos tienen cada una 8 milímetros de ancho. En cada barra colectora de electrodos, la distancia más lejana entre dos electrodos internos es de 100 milímetros. La mitad izquierda de 6000 y la mitad derecha de 6000 están conectadas en serie, tal que la tensión en cada una es la mitad de la tensión total aplicada a 6000.
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo 6000 incluye las siguientes etapas, algunas de las cuales son opcionales:
1. disponer el grafeno en una hoja de metal y pegar el grafeno en un sustrato. El grafeno puede ser un grafeno de una sola capa y preferentemente puede estar dopado. El grafeno de una sola capa tiene una resistencia de lámina de 250 Q/sq. El sustrato puede ser tereftalato de polietileno (PET). La hoja de metal se puede pegar con un adhesivo curable ultravioleta, un pegamento caliente o un gel de sílice. La hoja de metal puede tener una dimensión de 140 milímetros por 280 milímetros y un espesor de 25 micrómetros. El sustrato puede tener una dimensión de 150 milímetros por 300 milímetros y un espesor de 135 micrómetros. La hoja de metal puede ser una hoja de cobre, una hoja de níquel o una hoja de aleación de cobre-níquel.
2. curar el adhesivo. Si se usa el curado con luz UV, la luz UV puede tener una longitud de onda de 365 nanómetros y tener una energía de 1000 mJ/cm2.
3. disponer una máscara en la hoja de metal. La máscara puede ser despegable. La máscara se puede imprimir mediante un método de impresión tal como la serigrafía. La máscara puede tener un patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 6.
4. calentar el producto de la etapa anterior para solidificar la máscara. El calentamiento puede incluir calentamiento a 135 °C durante 40 minutos.
5. grabar el producto de la etapa anterior y despegar la máscara. El grabado puede incluir la inmersión del producto en un grabador de FeCl3 al 30 %. Después del grabado, el producto se lava mediante agua y se seca con aire.
6. disponer pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) sobre la capa de protección. La capa de protección puede ser PET. La capa de protección puede coincidir con el tamaño del sustrato, p. ej. 150 milímetros de ancho y 150 milímetros de largo. El pegamento OCA puede tener un espesor de 50 micrómetros.
7. perforar una pluralidad de orificios en la capa de protección y el pegamento OCA en posiciones que corresponden a la barra colectora del electrodo en el sustrato para exponer los electrodos. La perforación puede ser implementada por un láser. El tamaño del orificio puede ser de 5 milímetros por 5 milímetros.
8. disponer la capa de protección con pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) en la parte superior del sustrato.
9. hacer contactos eléctricos con los electrodos expuestos. Por ejemplo, los cables se unen a los electrodos expuestos.
En el dispositivo de película electrotérmica transparente descrito anteriormente (implementación de las etapas 1-9), la resistencia del dispositivo se mide en 2,5 ü. El dispositivo puede alcanzar los 45 °C en 70 segundos después de conectarse a una tensión de 3,7 V (cada una de las mitades izquierda y derecha experimenta 1,85 V). La temperatura estable es de 45 °C, consecuente con T=kU2/d2R t descrita anteriormente. En este ejemplo, U es de 1,85 V, d es de 3 mm, R es de 250 ü/sq, t es de 22 °C y k es de 151 °C cm2 W-1. En este ejemplo, la variación de tensión en la barra colectora de electrodos no supera el 0,2 % y la variación de tensión en los electrodos internos no supera el 0,004 %.
[Implementación a modo de ejemplo 4]
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo de película electrotérmica incluye las siguientes etapas, algunas de las cuales son opcionales:
1. disponer una película de ITO sobre un sustrato e imprimir un patrón de pasta de plata en la película de ITO. La película de ITO puede tener una resistencia de lámina de 400 ü/sq. El sustrato puede ser tereftalato de polietileno (PET). El sustrato puede tener 150 milímetros de ancho y 150 milímetros de largo. La impresión puede incluir serigrafía. El patrón de pasta de plata puede ser el patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 2A. La pasta de plata impresa se puede utilizar como electrodos. Los electrodos internos están separados por 6 milímetros, 108 milímetros de largo, 1 milímetro de ancho. Hay 15 electrodos internos con 15 separaciones. La barra colectora de electrodos tiene 8 milímetros de ancho. La pasta de plata puede tener un espesor de 25 micrómetros.
2. solidificar la pasta de plata. La etapa de solidificación puede incluir el calentamiento en un horno a 130 °C durante 40 minutos.
3. disponer pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) sobre la capa de protección. La capa de protección puede ser PET. La capa de protección puede coincidir con el tamaño del sustrato, p. ej. 150 milímetros de ancho y 150 milímetros de largo. El pegamento OCA puede tener un espesor de 50 micrómetros.
4. perforar una pluralidad de orificios en la capa de protección y el pegamento OCA en posiciones que corresponden a la barra colectora del electrodo en el sustrato para exponer los electrodos. La perforación puede ser implementada por un láser. El tamaño del orificio puede ser de 5 milímetros por 5 milímetros.
5. disponer la capa de protección con pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) en la parte superior del sustrato modelado con la pasta de plata.
6. hacer contactos eléctricos con los electrodos expuestos. Por ejemplo, se une un cable a los electrodos expuestos.
La figura 7 muestra una representación gráfica 7000 de la distribución de temperatura en el dispositivo de película electrotérmica (implementación de las etapas 1 a 6) consecuente con la presente divulgación. La 7000 fue capturada por una cámara de infrarrojos. La resistencia del dispositivo se midió en 5 ü. El dispositivo puede alcanzar los 92 °C en 55 segundos después de conectarse a una tensión de 12 V. La temperatura estable es de 92 °C, consecuente con T=kU2/d2R t descrita anteriormente. En este ejemplo, U es de 12 V, t es de 22 °C y k es de 70 °C cm2 W-1. En este ejemplo, la variación de tensión en la barra colectora de electrodos no supera el 0,05%, y la variación de tensión en los electrodos internos no supera el 0,01 %.
[Implementación a modo de ejemplo 5]
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo de película electrotérmica incluye las siguientes etapas y patrones descritos anteriormente con referencia a la figura 2A. Además, la capa conductora es de grafeno de una sola capa con una resistencia de lámina de 250 ü/sq. Los electrodos son 10 capas de grafeno. Al crear el grafeno de 10 capas, se apilan 10 capas individuales de grafeno una sobre la otra a través de una operación de transferencia o crecimiento directo. Los electrodos internos están separados por 3 milímetros, 108 milímetros de largo, 1 milímetro de ancho. Hay 15 electrodos internos con 15 separaciones. La barra colectora de electrodos tiene 8 milímetros de ancho. La distancia más larga entre dos electrodos internos en una de las barras colectoras de electrodos es de 60 milímetros. El electrodo (grafeno de 10 capas) tiene un espesor de 35 nanómetros.
La figura 8 muestra una representación gráfica 8000 de la distribución de temperatura en el dispositivo de película electrotérmica consecuente con la presente divulgación. La 8000 fue capturada por una cámara de infrarrojos. La resistencia del dispositivo se mide en 2 ü. El dispositivo puede alcanzar los 34 °C en 85 segundos después de conectarse a una tensión de 1,5 V. La temperatura estable es de 34 °C, consecuente con T=kU2/d2R t descrita anteriormente. En este ejemplo, U es de 1,5 V, d es de 3 mm, R es de 250 ü/sq, t es de 22 °C y k es de 120 °C cm2 W-1. En este ejemplo, la variación de tensión en la barra colectora no supera el 0,1%, y la variación de tensión en los electrodos internos no supera el 0,02 %.
[Implementación a modo de ejemplo 6]
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo de película electrotérmica incluye las etapas descritas anteriormente con referencia a la figura 2A y un patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 4. Además, la capa conductora es de grafeno de cuatro capas de 62,5 ü/sq resistencia de lámina. Los electrodos están hechos de ITO. Los electrodos internos tienen una separación de 4 milímetros y un ancho de 1 milímetro. Hay 16 electrodos internos con 17 separaciones. La barra colectora de electrodos tiene 8 milímetros de ancho. La distancia más larga entre dos electrodos internos en una de las barras colectoras de electrodos es de 60 milímetros. La pasta de plata tiene un espesor de 25 micrómetros.
La figura 9 muestra una representación gráfica 9000 de la distribución de temperatura en el dispositivo de película electrotérmica consecuente con la presente divulgación. La 9000 fue capturada por una cámara de infrarrojos. La resistencia del dispositivo se midió en 0,4 ü. El dispositivo puede alcanzar los 103 °C en 100 segundos después de conectarse a una fuente de alimentación de 3,7 V. La temperatura estable es de 103 °C, consecuente con T=kU2/d2R t descrita anteriormente. En este ejemplo, t es de 22 °C y k es de 110,9 °C cm2 W-1. En este ejemplo, la variación de tensión en la barra colectora de electrodos no supera el 3%, y la variación de tensión en los electrodos internos no supera el 1,2 %.
[Implementación a modo de ejemplo 7]
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo de película electrotérmica incluye las etapas descritas anteriormente con referencia a la figura 6 y un patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 2A. Además, los electrodos internos están separados por 3 milímetros, 108 milímetros de largo y 1 milímetro de ancho. Hay 15 electrodos internos con 15 separaciones. La barra colectora de electrodos tiene 8 milímetros de ancho. La pasta de plata tiene un espesor de 25 micrómetros.
La figura 10 muestra una representación gráfica 10000 de la distribución de temperatura en el dispositivo de película electrotérmica consecuente con la presente divulgación. La 10000 fue capturada por una cámara de infrarrojos. La resistencia del dispositivo se midió en 1,7 ü. El dispositivo puede alcanzar los 226 °C en 100 segundos después de conectarse a una tensión de 12 V. La temperatura estable es de 226 °C, consecuente con T=kU2/d2R t descrita anteriormente. En este ejemplo, U es de 12 V, d es de 3 mm, R es de 250 ü/sq, t es de 22 °C y k es de 32 °C cm2 W-1. En este ejemplo, la variación de tensión en la barra colectora de electrodos no supera el 0,9%, y la variación de tensión en los electrodos internos no supera el 0,1 %.
[Implementación a modo de ejemplo 8]
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo de película electrotérmica incluye las etapas descritas anteriormente con referencia a la figura 2A y un patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 4. Además, los electrodos internos están separados por 2 milímetros, 108 milímetros de largo y 1 milímetro de ancho. El electrodo es una hoja de cobre. Hay 16 electrodos internos con 17 separaciones. La barra colectora de electrodos tiene 8 milímetros de ancho. La hoja de cobre tiene un espesor de 25 micrómetros. La capa conductora es de grafeno de una sola capa de 250 ü/sq resistencia de lámina.
La figura 11 muestra una representación gráfica 11000 de la distribución de temperatura en el dispositivo de película electrotérmica consecuente con la presente divulgación. La 11000 fue capturada por una cámara de infrarrojos. La resistencia del dispositivo se midió en 2 ü. El dispositivo puede alcanzar los 143,8 °C en 100 segundos después de conectarse a una tensión de 3,7 V. La temperatura estable es de 143,8 °C, consecuente con T=kU2/d2R t descrita anteriormente. En este ejemplo, U es de 3,7 V, d es de 2 mm, R es de 250 ü/sq, t es de 22 °C y k es de 89 °C cm2 W-1. En este ejemplo, la variación de tensión en la barra colectora de electrodos no supera el 0,04%, y la variación de tensión en los electrodos internos no supera el 3 %.
[Implementación a modo de ejemplo 9]
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo de película electrotérmica incluye las etapas descritas anteriormente con referencia a la figura 2A y un patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 2A. Además, cada una de las barras colectoras y los electrodos internos correspondientes están dispuestos en dos lados diferentes de la capa conductora. es decir, 21a y 22a están dispuestos en el lado superior de la capa conductora y 21b y 22b están dispuestos en el lado inferior de la capa conductora. Los electrodos internos están separados por 4 milímetros, 108 milímetros de largo y 1 milímetro de ancho. Hay 15 electrodos internos con 15 separaciones. Los electrodos son de 5-10 capas de grafeno o una hoja de metal (tal como Cu) de 10-30 micrómetros, y el primero se usa en el siguiente ejemplo. La barra colectora tiene 8 milímetros de ancho. La capa conductora es de grafeno de una sola capa de 250 Q/sq resistencia de lámina.
La figura 12 muestra una representación gráfica 12000 de la distribución de temperatura en el dispositivo de película electrotérmica consecuente con la presente divulgación. La 12000 fue capturada por una cámara de infrarrojos. La resistencia del dispositivo se midió en 2,1 Q. El dispositivo puede alcanzar los 210 °C en 30 segundos después de conectarse a una fuente de alimentación de 7,5 V. La temperatura estable es de 210 °C, consecuente con T=kU2/d2R t descrita anteriormente. En este ejemplo, U es de 7,5 V, d es de 4 mm, R es de 250 Q/sq, t es de 22 °C y k es de 134 °C cm2 W-1. En este ejemplo, la variación de tensión en la barra colectora de electrodos no supera el 7%, y la variación de tensión en los electrodos internos no supera el 4 %.
[Implementación a modo de ejemplo 10]
La figura 13 es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica 13000 consecuente con una realización de la invención. Los electrodos internos 1322a y 1322b están separados por 10 milímetros y tienen 1 milímetro de ancho. Hay 9 electrodos internos con 9 separaciones. Las barras colectoras de electrodos 1321a y 1321b tienen cada una 8 milímetros de ancho. La capa conductora es de grafeno de seis capas de 41,6 Q/sq resistencia de lámina. Los electrodos son hojas de cobre de 25 micrómetros de espesor.
La figura 14 muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura 14000 de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención. La 14000 puede ser capturada por una cámara de infrarrojos. La resistencia del dispositivo se mide en 0,32 Q. El dispositivo puede alcanzar los 86,3 °C en 30 segundos después de conectarse a una tensión de 7,5 V. La temperatura estable es de 86,3 °C, consecuente con T=kU2/d2R t descrita anteriormente. En este ejemplo, U es de 7,5 V, d es de 10 mm, R es de 41,6 Q/sq, t es de 22 °C y k es de 47,6 °C cm2 W-1. En este ejemplo, la variación de tensión en la barra colectora de electrodos no supera el 2,4%, y la variación de tensión en los electrodos internos no supera el 0,3 %.
[Implementación a modo de ejemplo 11]
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo de película electrotérmica incluye las etapas descritas anteriormente con referencia a la figura 2A y un patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 2A. Además, los electrodos internos y las barras colectoras de electrodos son de diferentes materiales, p. ej. el anterior es un material conductor transparente y el posterior es un metal, o viceversa, o ambos son metales diferentes. En este ejemplo, los electrodos internos tienen al menos cinco capas (por ejemplo, diez capas) de grafeno y las barras colectoras de electrodos son hojas de metal (por ejemplo, platino) o pasta de plata, preferentemente hojas de cobre. En esta realización, se usa un grafeno de una sola capa para la capa conductora. Los electrodos internos están separados por 5 milímetros, 108 milímetros de largo y 1 milímetro de ancho. Hay 32 electrodos internos. La barra colectora de electrodos tiene 8 milímetros de ancho y 25 micrómetros de espesor.
La figura 15 muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura 15000 de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención. La 15000 fue capturada por una cámara de infrarrojos. La resistencia del dispositivo se midió en 1,9 Q. El dispositivo puede alcanzar los 243 °C en 30 segundos después de conectarse a una fuente de alimentación de 12 V. La temperatura promedio es de 243 °C, consecuente con T=kU2/d2R t descrita anteriormente. En este ejemplo, U es de 12 V, d es de 5 mm, R es de 250 Q/sq, t es de 22 °C y k es de 96 °C cm2 W-1. En este ejemplo, la variación de tensión en la barra colectora de electrodos no supera el 1,5%, y la variación de tensión en los electrodos internos no supera el 2,3 %.
[Implementación a modo de ejemplo 12]
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo de película electrotérmica incluye las etapas descritas anteriormente con referencia a la figura 2A y un patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 2A. Además, los parámetros n, l, W y H cumplen con: n(n+1)lp1/WHR<1/5, tal que la variación de tensión en las partes que unen el electrodo interno de la barra colectora de electrodos no supere el 10 %, siendo n el número de separaciones entre dos electrodos internos vecinos, siendo 1 la longitud del electrodo interno más largo en m, siendo P1 la resistividad de la barra colectora en Qm, siendo W el ancho de la barra colectora en m, siendo H el espesor de la barra colectora en m, y siendo R la resistencia de lámina de la capa conductora en Q/sq.
Los electrodos internos tienen 108 milímetros de largo. Hay 15 separaciones entre los electrodos internos. La barra colectora de electrodos tiene 8 milímetros de ancho y 25 micrómetros de espesor. La tensión en la barra colectora del electrodo se mide para estar dentro del 0,2 % de variación. El dispositivo puede alcanzar 51 °C (una temperatura estable) en 75 segundos después de conectarse a una tensión de 1,5 V. En este ejemplo, t es de 22 °C.
[Implementación a modo de ejemplo 13]
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo de película electrotérmica incluye las etapas descritas anteriormente con referencia a la figura 2A y un patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 2A.
Además, los parámetros n, l, w, h y L cumplen con: nl2p2/whLR<1/5, tal que la variación de tensión en un mismo electrodo interno no supere el 10 %, siendo n el número de separaciones formadas por dos electrodos internos vecinos, siendo 1 la longitud del electrodo interno más largo en m, siendo p2 la resistividad de los electrodos internos en Qm, siendo w el ancho del electrodo interno en m, siendo h el espesor del electrodo interno en m, siendo L la longitud de la distancia más larga entre dos electrodos internos en una de la primera y segunda barras colectoras de electrodos en m, y siendo R la resistencia de lámina de la capa conductora en Q/sq.
Los electrodos internos tienen 108 milímetros de largo. Hay 15 electrodos internos de 1 milímetro de ancho y 25 micrómetros de espesor y 15 separaciones entre los electrodos internos. La barra colectora de electrodos tiene 8 milímetros de ancho. La distancia más larga entre dos electrodos internos en cada una de las barras colectoras de electrodos es de 99 milímetros. La tensión en la barra colectora del electrodo se mide para estar dentro del 0,05 % de variación. En un ejemplo, el dispositivo puede alcanzar los 77,4 °C (una temperatura estable) en 60 segundos después de conectarse a una fuente de alimentación de 7,5 V. En este ejemplo, t es de 22 °C.
[Implementación a modo de ejemplo 14]
La figura 16 es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica 16000 consecuente con una realización de la invención. El dispositivo 16000 incluye un conductor 1, barras colectoras de electrodos 1621a y 1621 b, electrodos internos 1622a y 1622b. Hay separaciones entre los electrodos internos y una pluralidad de orificios 5a y 5b en las barras colectoras 1621a y 1621b. Al menos uno de los electrodos internos puede incluir una pluralidad de subelectrodos internos, por ejemplo, subelectrodos internos 1632a y 1632b. Hay un hueco 1633 entre los subelectrodos internos 1632a y 1632b. Sin embargo, en el borde del dispositivo, los electrodos internos pueden incluir un solo subelectrodo interno, por ejemplo, un subelectrodo interno 1632c. Los subelectrodos internos pueden tener el mismo ancho, que puede basarse en la capacidad de transporte de corriente de cada uno de los subelectrodos internos. Los subelectrodos internos pueden estar espaciados uniformemente (por ejemplo, una separación de 2 micrómetros entre 1632a y 1632b) por una distancia predeterminada que preferentemente puede ser igual al ancho de los subelectrodos internos. La pluralidad de subelectrodos internos pueden estar en forma de línea, en forma de curva o en forma de zigzag. 1632a, 1632b y 1632c pueden ser idénticos en forma y material. Los electrodos internos tienen una separación de 6 milímetros y una longitud de 108 milímetros. Hay 11 electrodos internos y 10 separaciones entre ellos. Los subelectrodos internos pueden promover el calentamiento de manera más uniforme en todo el dispositivo. Los subelectrodos internos también pueden aumentar la flexibilidad del dispositivo, es decir, el dispositivo se vuelve plegable y flexible sin comprometer el efecto de calentamiento descrito en esta divulgación. Después de 200 000 veces de plegado (doblar el borde izquierdo sobre el borde derecho durante 2 minutos y doblar el borde superior sobre el borde inferior durante 2 minutos), el efecto de calentamiento no se ve comprometido. Un dispositivo con subelectrodos internos es al menos 7 veces más flexible que un dispositivo similar sin subelectrodos internos. Algunos componentes similares no están etiquetados para mantener clara la ilustración. Preferentemente, los componentes descritos forman un patrón plano.
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo 16000 incluye las siguientes etapas, algunas de las cuales son opcionales:
1. disponer grafeno sobre un sustrato transparente mediante crecimiento o transferencia. El grafeno puede ser grafeno de una sola capa, preferentemente dopado, y/o tener una resistencia de lámina de 250 Q/sq. El sustrato puede ser tereftalato de polietileno (PET). El sustrato puede tener un espesor de 125 micrómetros.
2. imprimir un patrón de pasta de plata en el grafeno. La impresión puede incluir serigrafía. El patrón de pasta de plata puede ser el patrón descrito anteriormente con referencia a la figura 16. La pasta de plata impresa se puede utilizar como electrodos. La pasta de plata puede tener un espesor de 25 micrómetros.
3. solidificar la pasta de plata. La etapa de solidificación puede incluir el calentamiento en un horno a 130 °C durante 40 minutos.
4. cortar el patrón de pasta de plata solidificada de los electrodos internos en subelectrodos internos. En un ejemplo, la parte en el hueco 1633 se corta, tal que el hueco 1633 y los subelectrodos internos 1632a y 1632b tengan cada uno un ancho de 1 mm. Además, preferentemente, se forma una pluralidad de orificios 5a y 5b en las barras colectoras. Cada orificio puede tener una forma de rectángulo con dos extremos redondeados y una distancia entre los dos extremos redondeados corresponde al ancho del electrodo interno correspondiente (o en este ejemplo, 2 subelectrodos internos constituyen un electrodo interno). En algunas realizaciones, una barra colectora de electrodos puede tener una pluralidad de orificios en posiciones definidas por electrodos internos que se extienden desde la otra barra colectora de electrodos. Estos orificios pueden aumentar la flexibilidad general del dispositivo. No existen limitaciones particulares para el tamaño de los orificios siempre que no impida demasiado el flujo de corriente.
5. disponer pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) sobre la capa de protección. La capa de protección puede ser PET. El pegamento OCA puede tener un espesor de 50 micrómetros.
6. perforar una pluralidad de orificios en la capa de protección y el pegamento OCA en posiciones que corresponden a la barra colectora del electrodo en el sustrato para exponer los electrodos. La perforación puede ser perforación con láser.
7. disponer la capa de protección con pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) en la parte superior del sustrato modelado con la pasta de plata.
8. hacer contactos eléctricos a partir de los electrodos expuestos. Por ejemplo, los cables se unen a los electrodos expuestos.
En algunas realizaciones, el conductor puede tener una pluralidad de orificios no superiores a 1 milímetro de diámetro entre los electrodos internos y alineados paralelos a los electrodos internos (es decir, los orificios están alineados entre 2 electrodos internos adyacentes). Estos orificios también pueden aumentar la flexibilidad general del dispositivo.
La figura 17A muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura 17000a de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención. La 17000a fue capturada por una cámara de infrarrojos. La 17000a describe la distribución de temperatura en un dispositivo de película electrotérmica calentada descrito anteriormente.
La figura 17B muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura 17000b derivada de la figura 17A. La 17000b describe cuantitativamente que la distribución de temperatura a través del dispositivo es la misma que en la figura 17A. La resistencia del dispositivo se mide en 2,7 ü. El dispositivo puede alcanzar los 92,3 °C en 60 segundos después de conectarse a una tensión de 7,5 V. La temperatura estable alcanzada es de 92,3 °C, consecuente con la configurada a T=kU2/d2R t. En este ejemplo, U es de 7,5 V, d es 6 mm, R es de 250 ü/sq, t es de 22 °C y k es de 112 °C cm2 W-1.
En este ejemplo, la potencia calorífica del dispositivo alcanza los 1300 W/m2 cuando se le aplica una tensión de 3,7 V, muy superior a la de un dispositivo de película electrotérmica tradicional que no llega a superar los 5 W/m2 con la misma fuente de alimentación. Además, el dispositivo de película electrotérmica tradicional habría necesitado una tensión de 60 V para alcanzar la misma cantidad de potencia de calentamiento, que es más que el nivel de potencia seguro que los humanos pueden soportar.
[Implementación a modo de ejemplo 15]
En algunas realizaciones, el ancho de la barra colectora de electrodos y el número de subelectrodos internos se ajustan basándose en el dispositivo como se describe en la Implementación a modo de ejemplo 14, de modo que la tensión en la barra colectora de electrodos esté dentro del 10 % de variación. En un ejemplo, 15 electrodos internos de 108 milímetros de largo tienen 14 separaciones de 6 milímetros de ancho entre sí. La barra colectora de electrodos tiene 8 milímetros de ancho. La tensión en las barras colectoras de electrodos se prueba para estar dentro del 0,5 % de fluctuación.
[Implementación a modo de ejemplo 16]
La figura 18 es una vista superior esquemática de un dispositivo de película electrotérmica 18000 consecuente con una realización de la invención. El dispositivo 18000 incluye un conductor 1, barras colectoras de electrodos 1821a y 1821b, electrodos internos 1822a y 1822b y una separación entre los electrodos internos. Cada electrodo interno puede incluir una pluralidad de subelectrodos internos, por ejemplo, los subelectrodos internos 1832a y 1832b. Hay un hueco 1833 entre los subelectrodos internos 1832a y 1832b. Sin embargo, en un borde del dispositivo, los electrodos internos pueden incluir un solo subelectrodo interno, por ejemplo, un subelectrodo interno 1832c o 1832d.
En algunas realizaciones, un método para la fabricación del dispositivo 18000 incluye las siguientes etapas, algunas de las cuales son opcionales:
1. disponer el grafeno en una hoja de metal y pegar el grafeno con un sustrato mediante adhesivo. El grafeno puede ser grafeno de doble capa. El grafeno se puede dopar y tiene una resistencia de lámina de 120 ü/sq. El sustrato puede ser tereftalato de polietileno (PET). El sustrato puede tener un espesor de 125 micrómetros. El adhesivo puede ser un adhesivo curable por ultravioleta. La hoja de metal tal como la hoja de cobre puede tener un espesor de 25 micrómetros.
2. curar el pegamento bajo exposición ultravioleta. La luz ultravioleta puede tener una longitud de onda de 365 nm y una energía de 1000 mJ/cm2.
3. disponer una máscara en la hoja de metal. En un ejemplo, la máscara es despegable. La máscara se puede imprimir. La máscara puede tener un patrón descrito en la figura 18 con la excepción de que no se forme el hueco 1833. La separación entre los electrodos internos es de 3 milímetros. Un electrodo interno más largo es de 108 mm. El dispositivo 18000 incluye 11 electrodos internos y 10 separaciones que separan alternativamente los electrodos internos.
4. calentar el producto de la etapa 3 para solidificar la máscara. El calentamiento puede incluir calentamiento a 135 °C durante 40 minutos.
5. cortar los patrones de máscara correspondientes a los electrodos internos para formar los patrones de máscara correspondientes a los subelectrodos internos.
6. grabar el producto de la etapa 5 y despegar la máscara. El grabado se puede realizar mediante una fotolitografía. El grabado puede incluir sumergir el producto de la etapa 5 en un grabador de FeCh al 30 %. Después del grabado, el producto se lava con agua y se seca con aire.
7. disponer pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) sobre la capa de protección. La capa de protección puede ser PET. El pegamento OCA puede tener un espesor de 50 micrómetros.
8. perforar una pluralidad de orificios en la capa de protección y el pegamento OCA en posiciones que corresponden a la barra colectora del electrodo en el sustrato para exponer los electrodos. La perforación puede ser perforación con láser.
9. disponer la capa de protección con pegamento adhesivo ópticamente transparente (OCA) en la parte superior del sustrato.
10. hacer contactos eléctricos con los electrodos expuestos. Por ejemplo, los cables se unen a los electrodos expuestos.
En un ejemplo de las realizaciones descritas anteriormente, la resistencia del dispositivo 18000 se mide en 2,5 Q. Se puede alcanzar una condición estable en 50 segundos después de conectar el dispositivo a una tensión de 3,7 V.
La figura 19A muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura 19000a de un dispositivo de película electrotérmica consecuente con una realización de la invención. La 19000a fue capturada por una cámara de infrarrojos. La 19000a describe la distribución de temperatura en un dispositivo de película electrotérmica calentado descrito anteriormente.
La figura 19B muestra una representación gráfica de la distribución de temperatura 19000b derivada de la figura 9A. La 19000b describe cuantitativamente la distribución de temperatura en el dispositivo. La temperatura estable alcanzada es de 143,8 °C, consecuente con la configurada a T=kU2/d2R t. En este ejemplo, U es de 3,7 V, d es de 3 mm, R es de 120 Q/sq, t es de 22 °C y k es de 96 °C cm2 W-1.
[Implementación a modo de ejemplo 17]
En algunas realizaciones, un ancho de la barra colectora de electrodos y una cantidad de subelectrodos internos se ajustan basándose en el dispositivo como se describe en la Implementación a modo de ejemplo 16 para que la tensión en la barra colectora de electrodos esté dentro del 10 % de variación. En un ejemplo, 11 electrodos internos no superiores a 108 milímetros de largo tienen 10 separaciones de 4 milímetros de ancho entre sí. La barra colectora de electrodos tiene 8 milímetros de ancho. La tensión en las barras colectoras de electrodos se prueba para estar dentro del 3,6 % de fluctuación.
[Implementación a modo de ejemplo 18]
La invención proporciona además un aparato electrotérmico que comprende los dispositivos de película electrotérmica descritos en las implementaciones a modo de ejemplo descritas anteriormente. El aparato electrotérmico comprende, pero no se limita a, un dispositivo de calentamiento, ropa interior térmica, rodillera y muñequera.
El dispositivo de calentamiento comprende además un módulo de control de temperatura y un sensor de temperatura para controlar la temperatura de calentamiento. Según un ejemplo de la invención, el dispositivo de calentamiento adopta la forma de un marco, preferentemente un marco de fotos. En la divulgación, el marco de fotos puede incluir no solo una parte de marco del marco de fotos, sino también otros componentes, tales como una capa de decoración y una placa trasera, y así sucesivamente. En el caso de un marco de fotos, el dispositivo de película electrotérmica puede proporcionarse en al menos una de las siguientes posiciones: en el marco del marco de fotos y entre la capa de decoración y la placa trasera del marco de fotos. Preferentemente, el marco de fotos puede incluir una capa termoconductora. Es preferible que la capa termoconductora se proporcione en al menos una de las siguientes posiciones: entre el dispositivo de película electrotérmica y la capa de decoración y entre la capa del dispositivo de película electrotérmica y la placa trasera. Preferentemente, la capa termoconductora comprende una pasta termoconductora.
La ropa interior térmica también comprende un módulo de control de temperatura y un sensor de temperatura para controlar la temperatura de calentamiento. Preferentemente, el dispositivo de película electrotérmica se proporciona entre una capa interior y una capa exterior de la ropa interior térmica.
Las realizaciones anteriores se utilizan simplemente para describir la presente invención, en lugar de limitar la presente invención. Los expertos en la técnica pueden realizar además diversas variaciones y modificaciones sin apartarse del alcance de la presente invención. Por lo tanto, cualquier solución técnica equivalente también está cubierta por la presente invención, y el alcance de protección de la patente de la presente invención está determinado por las reivindicaciones.

Claims (37)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de película electrotérmica (2000a, 2000b, 4000, 6000, 13000, 16000, 18000), que comprende:
un sustrato (3);
una capa conductora (1) dispuesta sobre el sustrato;
un primer y segundo electrodos unidos a la capa conductora (1), en el que el primer electrodo comprende una primera barra colectora (21a, 421a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a) y al menos un primer electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a) que se extiende desde la primera barra colectora (21a, 421 a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a), y el segundo electrodo comprende una segunda barra colectora (21b, 421b, 621b, 1321b, 1621b, 1821b) y al menos un segundo electrodo interno (22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) que se extiende desde la segunda barra colectora (21 b, 421 b, 621a, 1321a, 1621a, 1821 a), estando el primer electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a) y el segundo electrodo interno (22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) dispuestos alternadamente y separados entre sí,
caracterizado por que la primera y segunda barras colectoras tienen una pluralidad de orificios,
en el que
los orificios (5a) de la primera barra colectora (1621a) están en las posiciones señaladas por el segundo electrodo interno (1622b), y los orificios (5b) de la segunda barra colectora (1621b) están en las posiciones señaladas por el primer electrodo interno (1622a).
2. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que una corriente, cuando la primera barra colectora (21 a, 421a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a) está conectada con una entrada de potencia positiva y la segunda barra colectora está conectada con una entrada de potencia negativa, fluye secuencialmente desde la primera barra colectora (21 a, 421 a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a) a la capa conductora (1), a los primeros electrodos internos, a los segundos electrodos internos, después a la segunda barra colectora (21 b, 421b, 621b, 1321b, 1621b, 1821b).
3. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el primer y segundo electrodos están en el mismo lado de la capa conductora (1).
4. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el primer y segundo electrodos están en lados diferentes de la capa conductora (1).
5. El dispositivo según la reivindicación 1, que comprende además una capa de protección (4) que cubre la capa conductora (1) y los electrodos sobre la misma.
6. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el primer electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a) y el segundo electrodo interno (22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) están en forma de línea, en forma de curva o en forma de zigzag.
7. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que la primera barra colectora (21 a, 421 a, 621a, 1321a, 1621a, 1821 a) y la segunda barra colectora (21b, 421b, 621b, 1321b, 1621b, 1821b) forman una forma que incluye una forma de línea, una forma de curva, un círculo o una elipse.
8. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el primer y segundo electrodos están entre el sustrato (3) y la capa conductora (1).
9. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el primer electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a) y el segundo electrodo interno (22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) tienen el mismo ancho.
10. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que
al menos un electrodo interno del primer y segundo electrodos comprende al menos dos subelectrodos internos, donde hay huecos entre los subelectrodos internos adyacentes.
11. El dispositivo según la reivindicación 10, en el que los subelectrodos internos (1632a, 1632b, 1832a, 1832b) tienen el mismo ancho.
12. El dispositivo según la reivindicación 10, en el que el ancho de los subelectrodos internos (1632a, 1632b, 1832a, 1832b) es el mismo que el hueco (1633, 1833) entre los subelectrodos internos adyacentes.
13. El dispositivo según la reivindicación 10, en el que el hueco (1633, 1833) es de 2 pm, y el ancho del subelectrodo interno (1632a, 1632b, 1832a, 1832b) se determina basándose en una capacidad de transporte de corriente de cada subelectrodo interno.
14. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que los orificios (5a, 5b) de la primera barra colectora (1621a) y la segunda barra colectora (1621b) pueden tener una forma de rectángulo con dos extremos redondeados, y la distancia entre los dos extremos redondeados corresponde al ancho del electrodo interno correspondiente.
15. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que partes de la capa conductora (1) en las separaciones entre electrodos internos adyacentes (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) tienen al menos un orificio adicional.
16. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el al menos un orificio adicional tiene un diámetro no superior a 1 mm.
17. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que una temperatura estable elevada por el dispositivo está definida por la ecuación: T=kU2/d2R t, siendo T la temperatura estable en °C, siendo t la temperatura de inicio en °C, siendo U la tensión de entrada en V que no supera los 12 V, siendo d la distancia entre dos electrodos internos vecinos (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b), siendo R la resistencia de lámina de la capa conductora (1) en ü/sq, y siendo k una constante en un intervalo de 10-200 °C cm2 W-1 y siendo inversamente proporcional a una conductancia térmica entre el dispositivo y el aire.
18. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el dispositivo está configurado para ser consecuente con la ecuación: n(n+1)lp1/WHR< 1/5, tal que una variación de tensión en las porciones que unen el electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) de la barra colectora ((21a, 421a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a, 21b, 421b, 621b, 1321b, 1621b, 1821b) no exceda el 10 %, siendo n el número de separaciones entre dos electrodos internos vecinos (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b), siendo 1 la longitud del electrodo interno más largo en m, siendo p1 la resistividad de la barra colectora (21a, 421a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a, 21b, 421b, 621b, 1321b, 1621b, 182 1b) en üm, siendo W el ancho de la barra colectora (21a, 421a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a, 21b, 421b, 621b, 1321b, 1621b, 1821b) en m, siendo H el espesor de la barra colectora (21a, 421a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a, 21b, 421b, 621b, 1321b, 1621b, 1821b) en m, y siendo R la resistencia de lámina de la capa conductora (1) en ü/sq.
19. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el dispositivo está configurado para ser consecuente con la ecuación: nl2p2/whLR< 1/5, tal que una variación de tensión en el mismo electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) no supere el 10 %, siendo n el número de separaciones formadas por dos electrodos internos vecinos (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b), siendo 1 la longitud de un electrodo interno más largo en m, siendo p2 la resistividad de los electrodos internos (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) en üm, siendo w el ancho del electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) en m, siendo h el espesor del electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) en m, siendo L la longitud de la distancia más larga entre dos electrodos internos (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) en cada barra colectora (21 a, 421a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a, 21 b, 421 b, 621b, 1321b, 1621b, 1821b) en m, y siendo R la resistencia de lámina de la capa conductora (1) en ü/sq.
20. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que la capa conductora (1) puede incluir al menos uno de: grafeno, nanotubo de carbono, óxido de indio y estaño (ITO), óxido de estaño dopado con flúor (FTO), u óxido de zinc dopado con aluminio (AZO); alternativamente, el primer y segundo electrodos pueden incluir al menos uno de: plata, pasta de plata, cobre, pasta de cobre, aluminio, ITO o grafeno.
21. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el sustrato (3) puede incluir vidrios o polímeros, en particular al menos uno de los siguientes materiales: tereftalato de polietileno (PET), cloruro de polivinilo (PVC), polietileno (PE), policarbonato (PC), metacrilato de polimetilo (PMMA), fluoruro de polivinilideno (PVDF) o polianilina (PANI).
22. El dispositivo según la reivindicación 5, en el que la capa de protección (4) puede incluir materiales flexibles, en particular al menos uno de los siguientes materiales: tereftalato de polietileno (PET), cloruro de polivinilo (PVC), polietileno (PE), o policarbonato (PC).
23. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el dispositivo comprende al menos dos conjuntos del primer electrodo y el segundo electrodo, pudiendo un conjunto de los al menos dos conjuntos conectarse en serie o en paralelo con otro conjunto.
24. Un aparato electrotérmico que comprende los dispositivos de película electrotérmica (2000a, 2000b, 4000, 6000, 13000, 16000, 18000) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23.
25. El aparato electrotérmico según la reivindicación 24, en el que el aparato electrotérmico comprende un dispositivo de calentamiento, ropa interior térmica, rodillera y muñequera.
26. El aparato electrotérmico según la reivindicación 25, en el que el dispositivo de calentamiento adopta la forma de un marco, en particular un marco de fotos.
27. El aparato electrotérmico según la reivindicación 26, en el que el dispositivo de película electrotérmica se proporciona en al menos una de las siguientes posiciones: en un marco del marco de fotos y entre una capa de decoración y una placa trasera del marco de fotos.
28. El aparato electrotérmico según la reivindicación 27, que comprende además una capa termoconductora, en particular una pasta termoconductora, ubicada en al menos una de las siguientes posiciones: entre el dispositivo de película electrotérmica (2000a, 2000b, 4000, 6000, 13000, 16000, 18000) y la capa de decoración y entre el dispositivo de película electrotérmica y la placa trasera.
29. El aparato electrotérmico según la reivindicación 25, en el que el dispositivo de película electrotérmica (2000a, 2000b, 4000, 6000, 13000, 16000, 18000) se proporciona entre una capa interior y una capa exterior de la ropa interior térmica.
30. El aparato electrotérmico según la reivindicación 25, en el que el dispositivo de calentamiento y la ropa interior térmica comprenden además un módulo de control de temperatura y un sensor de temperatura para controlar la temperatura de calentamiento.
31. Un método para la fabricación de un dispositivo de película electrotérmica (2000a, 2000b, 4000, 6000, 13000, 16000, 18000), que comprende:
proporcionar un sustrato (3);
disponer una capa conductora (1) sobre el sustrato (3);
disponer el primer y segundo electrodos en la capa conductora (1), en el que el primer electrodo comprende una primera barra colectora (21a, 421a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a) y al menos un primer electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a) que se extiende desde la primera barra colectora (21 a, 421 a, 621a, 1321a, 1621a, 1821 a), y el segundo electrodo comprende una segunda barra colectora (21b, 421 b, 621b, 1321b, 1621b, 1821 b) y al menos un segundo electrodo interno (22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) que se extiende desde la segunda barra colectora (21b, 421 b, 621b, 1321b, 1621b, 1821 b), estando el primer electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a) y el segundo electrodo interno (22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) dispuestos alternadamente y separados entre sí; caracterizado por
formar una pluralidad de orificios (5a, 5b) en la primera barra colectora (21 a, 421 a, 621a, 1321a, 1621a, 1821a) y la segunda barra colectora (21 b, 421 b, 621b, 1321b, 1621b, 1821b),
en el que los orificios (5a) de la primera barra colectora (1621a) están en posiciones señaladas por el segundo electrodo interno (1622b), y los orificios (5b) de la segunda barra colectora (1621b) están en posiciones señaladas por el primer electrodo interno (1622a).
32. El método según la reivindicación 31, en el que el primer y segundo electrodos están en el mismo lado de la capa conductora (1).
33. El método según la reivindicación 31, en el que el primer y segundo electrodos están en lados diferentes de la capa conductora (1).
34. El método según la reivindicación 31, en el que las etapas de disposición de la capa conductora (1) sobre el sustrato (3) y la disposición del primer y segundo electrodos en la capa conductora (1) comprende: disponer la capa conductora (1) sobre una hoja de metal; unir un lado, opuesto a la hoja de metal de la capa conductora (1) al sustrato (3); y modelar la hoja de metal para formar el primer y segundo electrodos.
35. El método según la reivindicación 31, que comprende además formar una capa de protección (4) que cubre la capa conductora (1) y los electrodos sobre la misma.
36. El método según la reivindicación 31, en el que al menos un electrodo interno (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b) del primer y segundo electrodos están conformados para comprender al menos dos subelectrodos internos (1632a, 1632b, 1832a, 1832b), donde hay huecos (1633, 1833) entre subelectrodos internos adyacentes (1632a, 1632b, 1832a, 1832b).
37. El método según la reivindicación 31, que comprende además formar al menos un orificio adicional en partes de la capa conductora (1) en las separaciones entre electrodos internos adyacentes (22a, 422a, 622a, 1322a, 1622a, 1822a, 22b, 422b, 622b, 1322b, 1622b, 1822b).
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