KR101371501B1 - Flexible heater for using ZnO-Carbon Fiber composites and the method for producing thereof - Google Patents

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KR101371501B1 KR1020120063428A KR20120063428A KR101371501B1 KR 101371501 B1 KR101371501 B1 KR 101371501B1 KR 1020120063428 A KR1020120063428 A KR 1020120063428A KR 20120063428 A KR20120063428 A KR 20120063428A KR 101371501 B1 KR101371501 B1 KR 101371501B1
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Abstract

본 발명에 따른 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터 및 그의 제조방법은, 산화아연을 성장시킨 탄소섬유를 히터에 사용함으로써, 발열 표면적이 넓어져서 발열 효과가 증대될 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 산화아연이 전기 전도도 및 열 전도도가 높기 때문에 발열 효과가 보다 향상될 수 있다. 또한, 산화아연을 성장시킨 탄소섬유를 유연 시트부와 일체화시킴으로써, 상기 유연 시트부가 다양한 형태로 변형이 가능하기 때문에 옷이나 핸들 커버 등 발열이 필요한 다양한 제품에 적용할 수 있는 이점이 있다. 또한, 산화아연을 성장시킨 탄소섬유 직조물을 사용함으로써, 유연 시트부에 별도의 패턴을 형성할 필요 없이 상기 유연 시트부에 직접 결합시킴으로써, 제작이 보다 용이해질 수 있다. 또한, 상기 탄소섬유 직조물에 상기 폴리머를 도포하기 때문에, 상기 탄소섬유에 폴리머를 미리 혼합할 필요가 없으므로 작업이 보다 용이해질 수 있다. The flexible heater using the zinc oxide and the carbon material composite according to the present invention and a method for manufacturing the same are not only effective in that the exothermic effect can be increased by increasing the exothermic surface area by using carbon fiber grown with zinc oxide in the heater. Since zinc oxide has high electrical and thermal conductivity, the exothermic effect can be further improved. In addition, by integrating the carbon fiber grown zinc oxide with the flexible sheet portion, the flexible sheet portion can be transformed into various forms, there is an advantage that can be applied to a variety of products that require heat generation, such as clothes or handle covers. In addition, by using a carbon fiber woven fabric in which zinc oxide is grown, fabrication can be made easier by directly bonding to the flexible sheet portion without forming a separate pattern on the flexible sheet portion. In addition, since the polymer is applied to the carbon fiber woven fabric, there is no need to mix the polymer in advance to the carbon fiber can be easier to work.

Description

산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터 및 그의 제조방법{Flexible heater for using ZnO-Carbon Fiber composites and the method for producing thereof}Flexible heater for using ZnO-Carbon Fiber composites and the method for producing etc

본 발명은 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발열 효과가 우수하고 제조가 간편한 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite and a method for manufacturing the same, and more particularly to a flexible heater using a zinc oxide and carbon material composite excellent in the heat generating effect and easy to manufacture. .

최근 탄소(Carbon)를 이용한 면상발열체의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 탄소를 이용한 면상발열체는 아파트나 펜션 등의 주거용 난방재, 상업 또는 농업 등 각종 산업용 난방재에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다. Recently, the development of surface heating elements using carbon has been actively developed. The planar heating element using carbon is widely used in residential heating materials such as apartments and pensions, and various industrial heating materials such as commercial or agriculture.

종래의 면상발열체는 탄소 분말을 소정의 패턴으로 절연체에 도포하고, 이에 전류를 인가하여 발열하도록 한다. 그러나, 이러한 종래의 면상 발열체는 탄소만으로는 충분한 발열 효과를 낼 수 없는 문제점이 있다. In the conventional planar heating element, carbon powder is applied to an insulator in a predetermined pattern, and a current is applied to heat it. However, the conventional planar heating element has a problem in that it cannot produce a sufficient heating effect only with carbon.

대한민국 실용신안공보 제20-0226764호에서는 면상 발열체를 개시하고 있으나, 많은 제작공정이 필요하고 제조 비용이 높아지는 문제점이 있다. Korean Utility Model Publication No. 20-0226764 discloses a planar heating element, but there is a problem that a lot of manufacturing process is required and manufacturing cost is high.

USUS 2011-02243302011-0224330 A1A1 JP2008-192396JP2008-192396 EP 2 432 058 A1EP 2 432 058 A1

본 발명의 목적은 제조가 용이하고 발열 효과가 향상될 수 있는 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a flexible heater and a method of manufacturing the same using zinc oxide and a carbon material composite that can be easily manufactured and the heating effect is improved.

본 발명의 일 측면에 따른 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터는, 산화아연을 성장시킨 탄소 소재와 폴리머가 혼합된 전기전도부와, 상기 전기전도부를 지지하는 유연시트부와, 상기 전기전도부의 양측에 각각 결합되어 전원을 인가하는 전극을 포함한다.A flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite according to an aspect of the present invention includes an electric conductive part in which a carbon material and a polymer in which zinc oxide is grown, a flexible sheet part supporting the electric conductive part, and the electric conductive part It is coupled to both sides and includes an electrode for applying power.

본 발명의 다른 측면에 따른 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터는, 산화아연을 성장시킨 탄소섬유를 직조한 탄소섬유 직조물과 폴리머가 혼합된 전기전도부와, 상기 전기전도부를 지지하는 유연시트부와, 상기 전기전도부에 결합되어 전원을 인가하는 전극을 포함한다.According to another aspect of the present invention, a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite includes an electrically conductive portion in which a carbon fiber woven fabric and a polymer are woven from carbon fibers grown with zinc oxide, and a flexible sheet portion for supporting the electrically conductive portion. And an electrode coupled to the electrical conductive part to apply power.

본 발명의 일 측면에 따른 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터의 제조방법은, 탄소소재에 산화아연을 성장시키는 공정과, 상기 산화아연을 성장시킨 탄소소재를 폴리머와 혼합시켜 혼합액을 만드는 공정과, 전기전도부 형상의 홈부를 갖는 유연시트부를 만드는 공정과, 상기 유연시트부에 전극을 결합시키는 공정과, 상기 홈부에 상기 혼합액을 부어서 경화시키는 공정을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite, a process of growing zinc oxide on a carbon material, and a process of making a mixed liquid by mixing the carbon material on which the zinc oxide is grown with a polymer. And a step of making a flexible sheet portion having a groove portion in the shape of an electrically conductive portion, a step of bonding an electrode to the flexible sheet portion, and a step of pouring the mixed liquid into the groove portion to cure it.

본 발명의 다른 측면에 따른 탄소섬유에 산화아연을 성장시키는 공정과, 상기 산화아연을 성장시킨 탄소섬유를 직조하여 탄소섬유 직조물을 만드는 공정과, 상기 탄소섬유 직조물에 전극을 결합시키는 공정과, 상기 탄소섬유 직조물에 폴리머를 도포하여 경화시키는 공정을 포함한다.Growing zinc oxide on carbon fiber according to another aspect of the present invention, weaving the carbon fiber on which the zinc oxide is grown, making a carbon fiber woven fabric, and bonding the electrode to the carbon fiber woven fabric; And a step of applying a polymer to the carbon fiber woven fabric to cure it.

본 발명에 따른 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터 및 그의 제조방법은, 산화아연을 성장시킨 탄소섬유를 히터에 사용함으로써, 발열 표면적이 넓어져서 발열 효과가 증대될 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 산화아연이 전기 전도도 및 열 전도도가 높기 때문에 발열 효과가 보다 향상될 수 있다. The flexible heater using the zinc oxide and the carbon material composite according to the present invention and a method for manufacturing the same are not only effective in that the exothermic effect can be increased by increasing the exothermic surface area by using carbon fiber grown with zinc oxide in the heater. Since zinc oxide has high electrical and thermal conductivity, the exothermic effect can be further improved.

또한, 산화아연을 성장시킨 탄소섬유를 유연 시트부와 일체화시킴으로써, 상기 유연 시트부가 다양한 형태로 변형이 가능하기 때문에 옷이나 핸들 커버 등 발열이 필요한 다양한 제품에 적용할 수 있는 이점이 있다. In addition, by integrating the carbon fiber grown zinc oxide with the flexible sheet portion, the flexible sheet portion can be transformed into various forms, there is an advantage that can be applied to a variety of products that require heat generation, such as clothes or handle covers.

또한, 산화아연을 성장시킨 탄소섬유 직조물을 사용함으로써, 유연 시트부에 별도의 패턴을 형성할 필요 없이 상기 유연 시트부에 직접 결합시킴으로써, 제작이 보다 용이해질 수 있다. 또한, 상기 탄소섬유 직조물에 상기 폴리머를 도포하기 때문에, 상기 탄소섬유에 폴리머를 미리 혼합할 필요가 없으므로 작업이 보다 용이해질 수 있다. In addition, by using a carbon fiber woven fabric in which zinc oxide is grown, fabrication can be made easier by directly bonding to the flexible sheet portion without forming a separate pattern on the flexible sheet portion. In addition, since the polymer is applied to the carbon fiber woven fabric, there is no need to mix the polymer in advance to the carbon fiber can be easier to work.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 플렉서블 히터가 도시된 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플렉서블 히터의 제조방법이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 탄소소재의 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 산화아연을 성장시킨 탄소섬유가 확대도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 플렉서블 히터가 도시된 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 플렉서블 히터의 제조방법이 개략적으로 도시된 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 히터의 제조방법이 도시된 도면이다.1 is a plan view showing a flexible heater according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view schematically illustrating a method of manufacturing the flexible heater shown in FIG. 1.
3 is a view showing the structure of the carbon material.
FIG. 4 is an enlarged view of carbon fibers in which zinc oxide is grown in FIG. 2.
5 is a perspective view illustrating a flexible heater according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cutaway perspective view schematically illustrating a method of manufacturing the flexible heater shown in FIG. 5.
7 is a view illustrating a method of manufacturing a flexible heater according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 플렉서블 히터(10)가 도시된 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 플렉서블 히터의 제조방법이 개략적으로 도시된 도면이다. 도 3은 탄소소재의 구조가 도시된 도면이다. 도 4는 도 2에 도시된 산화아연을 성장시킨 탄소섬유가 확대도시된 도면이다.1 is a plan view showing a flexible heater 10 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view schematically illustrating a method of manufacturing the flexible heater shown in FIG. 1. 3 is a view showing a structure of a carbon material. FIG. 4 is an enlarged view of carbon fibers in which zinc oxide is grown in FIG. 2.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 플렉서블 히터(10)는 전기 전도부(20), 유연 시트부(30), 전극(40)을 포함한다.1 and 2, the flexible heater 10 includes an electric conduction unit 20, a flexible sheet unit 30, and an electrode 40.

상기 전기 전도부(20)는 산화아연(ZnO)(23)을 성장시킨 탄소소재와 폴리머(Polymer)(22)가 혼합되어 이루어진다. 본 실시예에서는, 상기 탄소소재는 탄소섬유(Carbon fiber)(21)인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 그래핀(GNP)이나 탄소나노튜브(CNT)나 X-GNP 등이 사용되는 것도 가능하다. 도 3에서는 탄소소재의 구조를 보여준다. The electrically conductive part 20 is made of a mixture of a carbon material and a polymer 22 in which zinc oxide (ZnO) 23 is grown. In the present embodiment, the carbon material is described as an example of carbon fiber (Carbon fiber) 21, but is not limited thereto, and graphene (GNP), carbon nanotubes (CNT), X-GNP, etc. are used. It is also possible. 3 shows the structure of the carbon material.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 탄소섬유(21)의 둘레면에 방사상으로 상기 산화아연(23)을 성장시킬 수 있다. 상기 산화아연(23)은 전기 전도도 및 열 전도도가 높으므로, 상기 탄소섬유(21)에 상기 산화아연(23)을 성장시킬 경우, 표면적이 넓어지게 되어 열 확산 효과가 향상된다. 상기 복수의 탄소섬유들(21)은 소정의 길이로 잘라져서 상기 폴리머(22)와 혼합된다. 상기 전기 전도부(20)는 후술하는 상기 유연 시트부(30)의 제 1,2홈부(31b)(32b)에 채워져 경화되어 이루어진다. As shown in FIG. 4, the zinc oxide 23 may be grown radially on the circumferential surface of the carbon fiber 21. Since the zinc oxide 23 has high electrical conductivity and thermal conductivity, when the zinc oxide 23 is grown on the carbon fiber 21, the surface area becomes wider, and the heat diffusion effect is improved. The plurality of carbon fibers 21 are cut into a predetermined length and mixed with the polymer 22. The electrically conductive portion 20 is filled in the first and second groove portions 31b and 32b of the flexible sheet portion 30 to be described later and cured.

상기 폴리머(22)는 실리콘 러버가 사용된다. 상기 폴리머(22)는 실리콘 러버만으로 이루어지는 것도 가능하고, 상기 실리콘 러버에 도전성 충전재인 그래핀이나 탄소나노튜브나 X-GNP등을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.The polymer 22 is made of silicone rubber. The polymer 22 may be made of only silicon rubber, or may be used by mixing graphene, carbon nanotube, X-GNP, or the like which is a conductive filler with the silicon rubber.

상기 유연 시트부(30)는 상기 전기 전도부(20)를 탄성적으로 지지하는 시트 역할을 한다. 상기 유연 시트부(30)는 탄성 중합체(Elastomer)로 제작되어 높은 탄성을 갖는다. 상기 탄성 중합체는 폴리디메틸실록산(PDMS)(51)으로 이루어진다. The flexible sheet portion 30 serves as a sheet for elastically supporting the electrical conductive portion 20. The flexible sheet part 30 is made of an elastomer and has a high elasticity. The elastomer consists of polydimethylsiloxane (PDMS) 51.

상기 유연 시트부(30)는 2개의 제 1,2시트부(31)(32)가 상하방향으로 결합되어 이루어진다. 상기 제 1시트부(31)는 제 1판부(31a)와, 상기 제 1판부(31a)에서 오목하게 형성된 제 1홈부(31b)로 이루어진다. 상기 제 2시트부(32)는 제 2판부(32a)와, 상기 제 2판부(32a)에서 오목하게 형성된 제 2홈부(32b)로 이루어진다. 물론, 이에 한정되지 않고, 상기 제 1,2시트부(31)(32) 중 어느 하나에만 홈부가 형성되는 것도 가능하다. 상기 제 1,2시트부(31)(32)는 사각판 형상으로 이루어진 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 사용 용도에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 제 1,2홈부(31b)(32b)에는 상기 산화아연(23)을 성장시킨 탄소섬유들(21)과 폴리머(22)가 혼합된 혼합액이 채워져 상기 전기 전도부(20)를 형성하게 된다. 상기 제 1,2홈부(31b)(32b)는 상기 전기 전도부(20)의 형상으로 이루어지는 바, 여기서는 다중 절곡된 형상으로 이루어진 것으로 예를 들어 설명한다. The flexible sheet part 30 is formed by combining two first and second sheet parts 31 and 32 in the vertical direction. The first sheet portion 31 includes a first plate portion 31a and a first groove portion 31b formed concave in the first plate portion 31a. The second sheet portion 32 includes a second plate portion 32a and a second groove portion 32b formed concave in the second plate portion 32a. Of course, the present invention is not limited thereto, and a groove may be formed only in any one of the first and second sheet parts 31 and 32. The first and second sheet parts 31 and 32 may be formed in a rectangular plate shape, for example, but the present invention is not limited thereto. The first and second grooves 31b and 32b are filled with a mixed solution in which the carbon fibers 21 and the polymer 22 in which the zinc oxide 23 is grown are filled to form the electrically conductive portion 20. The first and second grooves 31b and 32b are formed in the shape of the electrically conductive part 20. Here, for example, the first and second grooves 31b and 32b are formed in multiple bent shapes.

상기 전극(40)은 상기 전기 전도부(30)의 일측에 결합된 양극 단자(41)와, 상기 전기 전도부(30)의 타측에 결합된 음극 단자(42)로 이루어지고, 상기 유연 시트부(30)의 제 1,2홈부(31b)(32b)중 어느 하나의 양단에 각각 결합된다. The electrode 40 includes a positive electrode terminal 41 coupled to one side of the electrically conductive portion 30, and a negative electrode terminal 42 coupled to the other side of the electrical conductive portion 30, and the flexible sheet portion 30. Are coupled to both ends of any one of the first and second grooves 31b and 32b.

본 발명의 제 1실시예에 따른 플렉서블 히터의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. Referring to the manufacturing method of the flexible heater according to the first embodiment of the present invention.

먼저, 상기 탄소섬유(21)에 상기 산화아연(23)을 성장시킨다. 상기 탄소섬유(21)에 상기 산화아연(23)을 성장시키는 방법은 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 에탄올에 아세트산 아연(Zinc acetate)와 수산화 나트륨(NaOH)를 회석시켜 섞어서 씨드 용액(Seed solution)을 준비하고, 상기 씨드 용액에서 처리한 탄소섬유는 약 10분간 열처리해둔다. 탈이온수(DI water)에 질산아연(Zinc Nitrate)와 HTMTa를 넣고 희석시킨 후 섞어서 성장 용액(Growth solution)을 만든다. 상기 열처리한 탄소섬유를 상기 성장 용액에 넣고 오토클레이브(Autoclave) 압력 용기에 넣고, 오븐에서 약 200분 내지 300분 동안 처리하면, 상기 산화아연(23)을 성장시킨 상기 탄소섬유(21)를 얻을 수 있다. 상기 산화아연(23)을 성장시킨 상기 탄소섬유(21)는 도 4에 도시된 바와 같다. 상기 탄소섬유(21)의 둘레면에 상기 산화아연(23)이 성장됨으로써, 상기 산화아연(23)이 방열핀 역할을 하게 되어, 표면적이 넓어지고 방열 효율도 높아질 수 있다. 또한, 상기 산화아연(23)은 전기 전도도 및 열 전도도가 높기 때문에, 방열 효율이 보다 향상될 수 있다. 상기 탄소섬유(21)의 표면에 상기 산화아연(23)을 성장시키는 기술에 대해서는, 앞에서 제시한 특허문헌 US2011-0224330 A1 및 JP2008-192396에 개시된 자료를 참조해도 된다.First, the zinc oxide 23 is grown on the carbon fiber 21. The method for growing the zinc oxide 23 on the carbon fiber 21 is as follows. Zinc acetate and sodium hydroxide (NaOH) are diluted in ethanol to prepare a seed solution, and the carbon fiber treated in the seed solution is heat treated for about 10 minutes. Zinc nitrate (Zinc Nitrate) and HTMTa are added and diluted in DI water to make a growth solution. The heat treated carbon fibers were placed in the growth solution, placed in an autoclave pressure vessel, and treated in an oven for about 200 to 300 minutes to obtain the carbon fibers 21 in which the zinc oxide 23 was grown. Can be. The carbon fiber 21 in which the zinc oxide 23 is grown is shown in FIG. 4. By growing the zinc oxide 23 on the circumferential surface of the carbon fiber 21, the zinc oxide 23 serves as a heat radiation fin, the surface area can be widened and the heat radiation efficiency can be increased. In addition, since the zinc oxide 23 has high electrical conductivity and thermal conductivity, heat dissipation efficiency may be further improved. For the technique of growing the zinc oxide 23 on the surface of the carbon fiber 21, reference may be made to data disclosed in the above-described patent documents US2011-0224330 A1 and JP2008-192396.

상기 산화아연(23)을 성장시킨 탄소섬유(21)들은 소정의 길이로 자른 후, 상기 폴리머(22)와 혼합시켜 혼합액을 만든다. The carbon fibers 21 in which the zinc oxide 23 is grown are cut to a predetermined length and then mixed with the polymer 22 to form a mixed solution.

상기 탄성중합체를 이용해 상기 제 1,2홈부(31b)(32b)를 갖는 제 1,2시트부(31)(32)를 만들고, 상기 제 1,2시트부(31)(32) 중 어느 하나에 상기 전극(40)을 결합시킨다.The first and second sheet parts 31 and 32 having the first and second groove parts 31b and 32b are made of the elastomer and any one of the first and second seat parts 31 and 32 is used. The electrode 40 is coupled thereto.

이후, 상기 제 1,2홈부(31b)(32b)에 상기 혼합액을 부어서 경화시키면, 상기 전기 전도부(20)와 상기 유연 시트부(30)가 일체로 결합된다.Thereafter, when the mixed solution is poured into the first and second groove portions 31b and 32b and cured, the electrically conductive portion 20 and the flexible sheet portion 30 are integrally coupled to each other.

상기 전극(40)에 전원을 인가하면, 상기 전기 전도부(20)에서 발열되어 히터 역할을 할 수 있다.When power is applied to the electrode 40, heat may be generated in the electrically conductive part 20 to serve as a heater.

상기 유연 시트부(30)는다양한 형태로 변형이 가능하기 때문에, 옷이나 핸들 커버 등 발열이 필요한 제품에 다양하게 적용될 수 있다.
Since the flexible seat unit 30 can be modified in various forms, it can be variously applied to products requiring heat generation such as clothes or handle covers.

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 플렉서블 히터(100)가 도시된 사시도이다. 도 6은 도 5에 도시된 플렉서블 히터의 제조방법이 개략적으로 도시된 절개 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a flexible heater 100 according to a second embodiment of the present invention. 6 is a cutaway perspective view schematically illustrating a method of manufacturing the flexible heater shown in FIG. 5.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 플렉서블 히터(100)는 전기 전도부, 유연 시트부(110), 전극(101)(102)을 포함한다.5 and 6, the flexible heater 100 includes an electric conduction unit, a flexible sheet unit 110, and electrodes 101 and 102.

상기 전기 전도부는 산화아연을 성장시킨 탄소섬유를 직조한 탄소섬유 직조물(120)과 폴리머(130)가 혼합되어 이루어진다. 상기 폴리머(130)는 실리콘 러버에 도전성 충전재를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 도전성 충전재는 탄소나노튜브(CNT)나 그래핀(GNP)을 포함한다. The electrically conductive portion is made of a mixture of the carbon fiber woven material 120 and the polymer 130, the woven carbon fiber grown with zinc oxide. The polymer 130 may be used by mixing a conductive filler in a silicon rubber. The conductive filler includes carbon nanotubes (CNT) or graphene (GNP).

상기 유연 시트부(110)는 상기 전기 전도부(20)를 탄성적으로 지지하는 시트 역할을 한다. 상기 유연 시트부(110)는 탄성 중합체(Elastomer)로 제작되어 높은 탄성을 갖는다. 상기 탄성 중합체는 폴리디메틸실록산(PDMS)이 사용된다.The flexible sheet part 110 serves as a sheet for elastically supporting the electrical conductive part 20. The flexible sheet part 110 is made of an elastomer and has a high elasticity. The elastomer is polydimethylsiloxane (PDMS).

상기 유연 시트부(110)는 하나의 판 형상으로 이루어지고, 중앙부에 상기 탄소섬유 직조물(120)이 끼워져 결합되는 결합홀이 형성된다. 상기 탄소섬유 직조물(120)은 상기 유연 시트부(110)의 결합홀에 끼워져 고정된다. 상기 유연 시트부(110)에서 상기 결합홀 주변에는 상기 탄소섬유 직조물(120)과 연결되어 전원을 인가하기 위한 전극(101)(102)이 구비된다. The flexible sheet unit 110 is formed in a single plate shape, a coupling hole is formed in which the carbon fiber woven fabric 120 is fitted to the center portion. The carbon fiber woven material 120 is fitted into the coupling hole of the flexible seat 110 is fixed. In the flexible sheet unit 110, electrodes 101 and 102 connected to the carbon fiber woven material 120 to apply power are provided around the coupling hole.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 2실시예에 따른 플렉서블 히터의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.The manufacturing method of the flexible heater according to the second embodiment of the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 상기 탄소섬유에 산화아연을 성장시킨 후, 상기 산화아연을 성장시킨 탄소섬유들을 직조하여 상기 탄소섬유 직조물(120)을 만든다. First, after the zinc oxide is grown on the carbon fiber, the carbon fiber woven material 120 is made by weaving the carbon fibers on which the zinc oxide is grown.

상기 탄소섬유 직조물(120)을 상기 유연 시트부(110)의 결합홀에 끼워 고정시킨다. 상기 탄소섬유 직조물(120)을 상기 유연 시트부(110)에 결합시키면, 상기 유연 시트부(110)에 구비된 상기 전극(101)(102)과 상기 탄소섬유 직조물(120)이 연결될 수 있다. The carbon fiber woven material 120 is fitted into the coupling hole of the flexible sheet part 110 to be fixed. When the carbon fiber woven material 120 is coupled to the flexible sheet part 110, the electrodes 101 and 102 and the carbon fiber woven material 120 provided in the flexible sheet part 110 may be connected to each other.

상기 유연 시트부(110)에 고정된 상기 탄소섬유 직조물(120)에 상기 폴리머(130)를 도포한 후 경화시키면, 상기 탄소섬유 직조물(120)과 상기 유연 시트부(110)가 일체화된다.When the polymer 130 is applied to the carbon fiber woven material 120 fixed to the flexible sheet part 110 and cured, the carbon fiber woven material 120 and the flexible sheet part 110 are integrated.

상기와 같이 상기 탄소섬유 직조물(120)을 사용함으로써, 상기 유연 시트부(110)에 별도의 패턴을 형성할 필요가 없으므로 상기 유연 시트부(110)의 제작이 용이해진다. 또한, 상기 탄소섬유 직조물(120)에 상기 폴리머(130)의 도포가 보다 용이하다.
By using the carbon fiber woven fabric 120 as described above, it is not necessary to form a separate pattern on the flexible sheet portion 110, it is easy to manufacture the flexible sheet portion 110. In addition, the application of the polymer 130 to the carbon fiber woven fabric 120 is easier.

도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 히터의 제조방법이 도시된 도면이다.7 is a view illustrating a method of manufacturing a flexible heater according to a third embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 히터(200)의 제조방법은, 산화아연을 성장시킨 탄소섬유를 직조해 탄소섬유 직조물(220)을 만들고, 상기 탄소섬유 직조물(220)을 유연 시트부(210)의 결합홀에 끼워 고정시킨 후, 상기 탄소섬유 직조물(220)에 폴리머(230)를 전기방사(Electrospining)기법을 이용하여 도포하는 것이 상기 제 2실시예와 상이하다. Referring to FIG. 7, in the method of manufacturing the flexible heater 200 according to the third exemplary embodiment of the present invention, a carbon fiber woven fabric 220 is made by weaving carbon fibers grown with zinc oxide, and the carbon fiber woven fabric 220 ) Is fixed to the coupling hole of the flexible sheet portion 210, and then the polymer 230 is applied to the carbon fiber woven fabric 220 using an electrospinning technique, which is different from the second embodiment. .

상기 폴리머(230)는 에폭시와 도전성 충전재를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 도전성 충전재는 탄소나노튜브나 그래핀을 포함한다. The polymer 230 may be used by mixing an epoxy and a conductive filler. The conductive filler includes carbon nanotubes or graphene.

전기방사기기(240)에 상기 폴리머(230)를 채우고, 상기 전기방사기법으로 상기 탄소섬유 직조물(220)에 상기 폴리머(230)를 도포함으로써, 도포되는 폴리머(230)의 양이 보다 정확하게 제어가능하고, 상기 탄소섬유 직조물(220)에 고르게 도포될 수 있으므로 품질이 보다 향상될 수 있다.
By filling the polymer 230 in the electrospinning apparatus 240 and applying the polymer 230 to the carbon fiber woven fabric 220 by the electrospinning technique, the amount of the polymer 230 to be applied can be more accurately controlled And, since it can be evenly applied to the carbon fiber woven fabric 220, the quality can be further improved.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10, 100, 200: 플렉서블 히터 20: 전기 전도부
21: 탄소섬유 22,130: 폴리머
23: 산화아연 30,110,210: 유연 시트부
51: 폴리디메틸실록산 120,220: 탄소섬유 직조물
240: 전기방사기기10, 100, 200: flexible heater 20: electrical conduction
21: carbon fiber 22,130: polymer
23: zinc oxide 30,110,210: flexible sheet portion
51: polydimethylsiloxane 120,220: carbon fiber woven
240: electrospinning apparatus

Claims (12)

발열 표면적을 증가시키도록 표면에 방사상으로 산화아연을 성장시킨 탄소소재와 폴리머가 혼합된 전기전도부와;
상기 전기전도부를 지지하는 유연시트부와;
상기 전기전도부의 양측에 각각 결합되어 전원을 인가하는 전극을 포함하는 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터.An electrically conductive portion in which a carbon material and a polymer in which zinc oxide is grown radially on a surface thereof to increase the exothermic surface area;
A flexible seat part supporting the electric conductive part;
A flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite comprising an electrode coupled to both sides of the electrically conductive portion to apply power. 청구항 1에 있어서,
상기 탄소 소재는 복수의 탄소 섬유들, 그래핀, 탄소나노튜브, X-GNP 중 어느 하나가 사용되는 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터.The method according to claim 1,
The carbon material is a flexible heater using zinc oxide and a carbon material composite in which any one of a plurality of carbon fibers, graphene, carbon nanotubes, X-GNP is used. 청구항 1에 있어서,
상기 유연시트부에는 상기 전기전도부의 형상으로 홈부가 형성되고,
상기 전기전도부는, 상기 산화아연을 성장시킨 탄소소재가 상기 폴리머와 혼합된 후, 상기 홈부에 채워져 경화되어 이루어진 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터.The method according to claim 1,
The flexible sheet portion is formed with a groove portion in the shape of the electrical conductive portion,
The electrically conductive part is a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite formed of a carbon material in which the zinc oxide is grown and mixed with the polymer and then filled and cured in the groove. 산화아연을 성장시킨 탄소섬유를 직조한 탄소섬유 직조물과 폴리머가 혼합된 전기전도부와;
상기 전기전도부를 지지하는 유연시트부와;
상기 전기전도부에 결합되어 전원을 인가하는 전극을 포함하는 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터.An electrically conductive portion in which a carbon fiber woven fabric of carbon fibers woven with zinc oxide and a polymer are mixed;
A flexible seat part supporting the electric conductive part;
Flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite comprising an electrode coupled to the electrically conductive portion for applying power. 청구항 4에 있어서,
상기 유연시트부에는 상기 탄소섬유 직조물이 끼워져 결합되는 결합홀이 형성되고,
상기 전기전도부는, 상기 탄소섬유 직조물이 상기 결합홀에 끼워져 고정된 후, 고정된 탄소섬유 직조물에 폴리머가 도포된 후 경화되어 이루어진 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터.The method of claim 4,
The flexible sheet portion is formed with a coupling hole to which the carbon fiber woven fabric is fitted.
The electric conductive part is a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite formed by curing the carbon fiber woven fabric is inserted into the coupling hole and then polymer is applied to the fixed carbon fiber woven fabric. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 유연시트부는 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어진 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터.The method according to claim 1 or 4,
The flexible sheet part is a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite made of polydimethylsiloxane (PDMS). 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 폴리머는 실리콘 러버를 사용하는 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터.The method according to claim 1 or 4,
The polymer is a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite using a silicon rubber. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 폴리머는 실리콘 러버에 탄소나노튜브, 그래핀 및 X-GNP 중 하나 또는 복수 개를 혼합하여 이루어진 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터.The method according to claim 1 or 4,
The polymer is a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite formed by mixing one or a plurality of carbon nanotubes, graphene and X-GNP in a silicon rubber. 발열 표면적을 증가시키도록 탄소소재의 표면에 방사상으로 산화아연을 성장시키는 공정과;
상기 산화아연을 성장시킨 탄소소재를 폴리머와 혼합시켜 혼합액을 만드는 공정과;
전기전도부 형상의 홈부를 갖는 유연시트부를 만드는 공정과;
상기 유연시트부에 전극을 결합시키는 공정과;
상기 홈부에 상기 혼합액을 부어서 경화시키는 공정을 포함하는 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터의 제조방법.Growing zinc oxide radially on the surface of the carbon material to increase the exothermic surface area;
Mixing the carbon material in which the zinc oxide is grown with a polymer to form a mixed solution;
Making a flexible sheet portion having a groove portion in the shape of an electrically conductive portion;
Bonding an electrode to the flexible sheet portion;
A method of manufacturing a flexible heater using zinc oxide and a carbon material composite, comprising the step of pouring the mixed solution to the groove to cure the mixture. 탄소섬유에 산화아연을 성장시키는 공정과;
상기 산화아연을 성장시킨 탄소섬유를 직조하여 탄소섬유 직조물을 만드는 공정과;
상기 탄소섬유 직조물에 전극을 결합시키는 공정과;
상기 탄소섬유 직조물에 폴리머를 도포하여 경화시키는 공정을 포함하는 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터의 제조방법.Growing zinc oxide on carbon fibers;
Weaving the carbon fiber in which the zinc oxide is grown to make a carbon fiber woven fabric;
Bonding an electrode to the carbon fiber woven fabric;
A method of manufacturing a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite, comprising the step of applying a polymer to the carbon fiber woven fabric to cure. 청구항 10에 있어서,
상기 탄소섬유 직조물이 결합되는 결합부를 갖는 유연시트부를 만드는 공정을 더 포함하고,
상기 탄소섬유 직조물을 상기 결합부에 결합시킨 후, 상기 유연시트부에 결합된 탄소섬유 직조물에 상기 폴리머를 도포하는 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터의 제조방법.The method of claim 10,
Further comprising a step of making a flexible sheet having a bonding portion to which the carbon fiber woven fabric is bonded,
The method of manufacturing a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite to bond the carbon fiber woven fabric to the bonding portion, and then apply the polymer to the carbon fiber woven fabric bonded to the flexible sheet portion. 청구항 10에 있어서,
상기 폴리머는 전기방사기법을 이용하여 상기 탄소섬유 직조물에 도포하는 산화아연과 탄소소재 복합체를 이용한 플렉서블 히터의 제조방법.The method of claim 10,
The polymer is a method of manufacturing a flexible heater using a zinc oxide and a carbon material composite is applied to the carbon fiber woven fabric using an electrospinning technique.
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