WO2018159909A1 - 발열 시스템 및 발열체 - Google Patents

발열 시스템 및 발열체 Download PDF

Info

Publication number
WO2018159909A1
WO2018159909A1 PCT/KR2017/008848 KR2017008848W WO2018159909A1 WO 2018159909 A1 WO2018159909 A1 WO 2018159909A1 KR 2017008848 W KR2017008848 W KR 2017008848W WO 2018159909 A1 WO2018159909 A1 WO 2018159909A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
graphene
heating
graphene sheet
substrate
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2017/008848
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
홍병희
강상민
김영수
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SNU R&DB Foundation
Graphene Square Inc
Original Assignee
Seoul National University R&DB Foundation
Graphene Square Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seoul National University R&DB Foundation, Graphene Square Inc filed Critical Seoul National University R&DB Foundation
Priority to US16/489,419 priority Critical patent/US12108513B2/en
Priority to JP2019548067A priority patent/JP7376359B2/ja
Publication of WO2018159909A1 publication Critical patent/WO2018159909A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to JP2021200036A priority patent/JP7475322B2/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/647—Aspects related to microwave heating combined with other heating techniques
    • H05B6/6491—Aspects related to microwave heating combined with other heating techniques combined with the use of susceptors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • C01B32/186—Preparation by chemical vapour deposition [CVD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/194—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/198—Graphene oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite
    • C01B32/21—After-treatment
    • C01B32/23—Oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2204/00—Structure or properties of graphene
    • C01B2204/02—Single layer graphene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2204/00—Structure or properties of graphene
    • C01B2204/20—Graphene characterized by its properties
    • C01B2204/22—Electronic properties
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/04—Heating means manufactured by using nanotechnology

Definitions

  • the present invention relates to a heating system and a heating element.
  • the carbon-like heating element is widely used in residential, commercial, agricultural, and various industrial heating because it is easy to control temperature, is not polluted by air, is hygienic and noiseless, and emits far infrared rays, which is beneficial to the human body.
  • the graphene sheet heating element using Joule heating using the internal resistance of the graphene sheet has a limitation in that heat uniformity is difficult to be secured due to a limitation in lowering the sheet resistance of the graphene sheet. Furthermore, there is a problem that it is difficult to increase the heating rate and the heat generation efficiency. In addition, since power must be supplied to the heating element by using the metal electrode, there is a problem in that the portion provided with the electrode does not secure transparency, and in particular, difficulty in manufacturing may occur due to the inflexibility of the electrode when the surface of the heating element is processed.
  • the present invention is to provide a heating system and a heating element using the graphene.
  • the heating unit including a substrate and a heating layer provided on the substrate and including graphene; An electromagnetic wave scanning unit scanning electromagnetic waves in at least one region of the heating unit; And a control unit controlling the operation of the electromagnetic wave scanning unit, wherein the heating layer provides a heating system that absorbs the electromagnetic waves and releases heat.
  • the substrate ; And a heating layer provided on the substrate and including graphene, wherein the heating layer absorbs electromagnetic waves and provides heat.
  • the heat generation system according to the exemplary embodiment of the present invention can emit heat without providing a separate electrode in the heat generating portion, and thus has an advantage of easy manufacturing of the heat generating portion.
  • the heat generation system according to the exemplary embodiment of the present invention has a merit of implementing a rapid heat generation rate, and a short time to reach a saturated heat generation temperature of the heat generation unit.
  • the light transmittance of the heat generating unit is excellent, and the curved surface processing of the heat generating unit is advantageous.
  • the heat generation system according to an exemplary embodiment of the present invention has an advantage of realizing an equivalent heat generation efficiency using a lower power consumption than a heat generation system through Joule heat generation.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a heat generation phenomenon of a heat generation layer in a heat generation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Example 2 shows each of the heating parts manufactured according to Example 1;
  • FIG. 3 shows the temperature distribution of each of the heat generating parts according to Experimental Example 1.
  • Figure 4 shows the temperature change of each heat generating unit according to Experimental Example 1.
  • FIG. 5 is a graph measuring the saturation temperature reaching time of the heating unit of Example 1 and the heating unit of Comparative Example 1 according to Experimental Example 2.
  • FIG. 5 is a graph measuring the saturation temperature reaching time of the heating unit of Example 1 and the heating unit of Comparative Example 1 according to Experimental Example 2.
  • FIG. 6 measures the temperature uniformity after reaching the saturation temperature of Example 1 and Comparative Example 1 according to Experimental Example 3.
  • Example 8 shows the temperature change of each of the heat generating parts according to Example 1, Example 2-1 and Example 2-2.
  • FIG. 9 shows the results of the defrost effect after the electromagnetic wave scanning according to Experimental Example 5.
  • FIG. 10 is an infrared photograph of a glass bottle after electromagnetic wave scanning according to Experimental Example 5.
  • FIG. 10 is an infrared photograph of a glass bottle after electromagnetic wave scanning according to Experimental Example 5.
  • the heating unit including a substrate and a heating layer provided on the substrate and including graphene; An electromagnetic wave scanning unit scanning electromagnetic waves in at least one region of the heating unit; And a control unit controlling the operation of the electromagnetic wave scanning unit, wherein the heating layer provides a heating system that absorbs the electromagnetic waves and releases heat.
  • the base material In addition, an exemplary embodiment of the present invention, the base material; And a heating layer provided on the substrate and including graphene, wherein the heating layer absorbs electromagnetic waves and provides heat.
  • the heating element according to the exemplary embodiment of the present specification may be the same as the heating unit of the heating system.
  • the configuration of the substrate and the heating layer of the heating element according to an exemplary embodiment of the present specification may be the same as the configuration of the heating unit of the heating system.
  • the substrate may mean a support for providing the heating layer.
  • the substrate may be a member itself that requires heat in some cases, in this case, the heating layer may be provided on the member itself that requires heat generation.
  • the substrate may be the auto glass itself, in which case the heating layer may be provided on the automobile glass.
  • the heating unit may be prepared by providing a heating layer on a separate substrate, and then attached to the vehicle glass.
  • the substrate may be a transparent substrate.
  • the substrate may be a flexible substrate.
  • the average light transmittance in the visible light wavelength range of the substrate may be 80% or more or 85% or more, more specifically, 90% or more.
  • the substrate may be a glass substrate, a polymer substrate or a silicon-based substrate.
  • the polymer substrate may be a substrate including at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), poly (methyl methacrylate) (PMMA), polyvinyllidine flouride (PVDF), and polyaniline (PANI).
  • the graphene may include one or more selected from the group consisting of graphene oxide, reduced graphene oxide, graphene sheets, and graphene plates.
  • the graphene is not limited thereto, and may include graphene nanostructures or graphene derivatives including graphene.
  • the heating layer may include a graphene sheet provided on the substrate, and may further include at least one of graphene oxide, reduced graphene oxide, and graphene flakes. have.
  • the heating layer may generate heat by charge transfer in the semi-magnetic state of the graphene induced by absorption of the electromagnetic wave.
  • the electromagnetic wave scanned by the electromagnetic wave scanning portion of the graphene may be induced semi-magnetically, and the absorbed electromagnetic wave induces an orbital spin of charge in the graphene, thereby enabling heat generation.
  • the heat generating layer may simultaneously implement Joule heat generation by an induced current generated by the scanning of the electromagnetic wave.
  • the Joule heating phenomenon according to the induced current is not the main heating effect of the heating layer, it may be only a slight level compared to the heating by the charge transfer due to the absorption of the electromagnetic wave.
  • the heat generating unit of the heat generating system generates heat by using charge mobility due to absorption of electromagnetic waves, rather than generating heat by using resistance according to the electrical conductivity of the heat generating layer, as in general Joule heat generation.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a heat generation phenomenon of a heat generation layer in a heat generation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the electromagnetic wave (EM) emitted from the electromagnetic wave scanning unit (not shown) is scanned in the center of the graphene sheet of the heating layer, and in one region of the graphene sheet absorbing the electromagnetic wave to the orbital rotation of the charge
  • the magnetic moment vibration is generated, and the magnetic moment vibration is diffused to the periphery, indicating that the heat generating layer can be quickly and efficiently generated.
  • graphene sheet is a graphene, in which a plurality of carbon atoms are covalently connected to each other to form a polycyclic aromatic molecule, forming a layer or sheet form, wherein the carbon atoms connected by the covalent bond are basic
  • a 6-membered ring is formed as a repeating unit, it is also possible to further include a 5-membered ring and / or a 7-membered ring.
  • the graphene sheet appears as a single layer of covalently bonded carbon atoms (usually sp 2 bonds).
  • the graphene sheet may have a variety of structures, such a structure may vary depending on the content of 5-membered and / or 7-membered rings that may be included in the graphene.
  • the graphene sheet may be formed of a single layer of graphene as described above, but they may be stacked with each other to form a plurality of layers. In general, the side ends of the graphene may be saturated with hydrogen atoms.
  • the graphene sheet may be a monolayered grapheme sheet or a multilayered grapheme sheet.
  • the graphene sheet may be a graphene sheet having one layer or more and ten layers or less.
  • the graphene sheet may include a graphene sheet of 3 layers or more and 8 layers or less, and more specifically, include a graphene sheet of 4 layers or more and 6 layers or less. Can be.
  • the diamagnetic properties of the graphene sheet may be increased to induce a rapid temperature rise and a high temperature uniformity of the heat generating unit, and the light transmittance of the heat generating unit may be secured. have.
  • the heat generating unit is provided with a graphene sheet having more than 10 layers, an increase in advantages due to temperature rise and temperature uniformity becomes insignificant and may cause an increase in manufacturing cost.
  • the heat generating unit is provided with a graphene sheet having more than 10 layers, it may cause a decrease in light transmittance and thus may not function as a transparent heat generating unit.
  • the number of layers of the graphene sheet is not limited to the above range, and may be adjusted according to the use.
  • the number of layers of the graphene sheet in the case of the use of the transparent heat generating unit, by adjusting the number of layers of the graphene sheet within 10 layers it is possible to adjust the light transmittance and the heat generating efficiency.
  • the number of layers of the graphene sheet in the case of the use of the opaque heating unit that requires high heat generation efficiency, the number of layers of the graphene sheet can be adjusted to 10 or more layers.
  • the graphene sheet may be formed by a known method.
  • the graphene sheet may be formed using a chemical vapor deposition method, specifically, Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition (RTCVD), inductively coupled plasma chemical vapor deposition (Inductively Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition (ICP-CVD), Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD), Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition (APCVD), Metal Organic Chemical Vapor Deposition (APCVD) Chemical Vapor Deposition (MOCVD), or Plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
  • RTCVD Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition
  • ICP-CVD Inductively Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition
  • LPCVD Low Pressure Chemical Vapor Deposition
  • APCVD Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition
  • APCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • MOCVD Chemical Vapor Deposition
  • PECVD Plasma-en
  • the graphene sheet may be formed under atmospheric pressure, low pressure or vacuum.
  • damage of graphene caused by collision with heavy argon (Ar) at a high temperature by using helium (He) or the like as a carrier gas can be minimized.
  • He helium
  • the step of forming the graphene sheet is performed under atmospheric pressure conditions, there is an advantage that can be produced by a simple process at a low cost by the graphene sheet.
  • the step of forming the graphene sheet is carried out under low pressure or vacuum conditions, using hydrogen as the atmosphere gas, and treatment with increasing temperature to reduce the oxidized surface of the metal catalyst to obtain a high quality graphene sheet Can be synthesized.
  • the graphene sheet is a thin film or foil-shaped metal growth support of graphene into a tubular furnace (furnace) in the form of a roll to supply a reaction gas including a carbon source and atmospheric pressure It can be formed by heat treatment at. Specifically, by heat treatment at a temperature of 300 °C to 2000 °C while supplying the carbon source in the gas phase, a graphene sheet of a hexagonal plate-like structure by the combination of the carbon components present in the carbon source can be formed.
  • the graphene sheet may form a multilayer graphene sheet by repeatedly forming a single layer graphene sheet.
  • the electromagnetic wave may be scanned from at least one region of the heating unit from the electromagnetic wave scanning unit. Specifically, the electromagnetic wave may be scanned in at least one region of the heating layer. The electromagnetic wave may be directly scanned into the heating layer, or may be scanned by the substrate and may pass through the substrate to reach the heating layer.
  • the heating layer of the heating system uses the movement of the charge in the graphene due to the absorption of electromagnetic waves, rather than using the resistance according to the electrical conductivity. Even if only a portion of the region is scanned, the movement of the charge in the graphene may propagate to the surroundings, thereby generating heat.
  • an area scanned by the heat generating layer of electromagnetic waves can be enlarged, which can be adjusted according to the use of the heat generating unit.
  • the electromagnetic wave scanning unit may be used without limitation as long as the electromagnetic wave scanning unit is a means capable of scanning the electromagnetic wave to the heating unit.
  • the electromagnetic wave scanning unit may be spaced apart from the heating unit and may not directly contact the heating unit.
  • the electromagnetic wave scanning unit may scan an electromagnetic wave of a frequency of 1 MHz or more and 100 GHz or less.
  • the control unit may control the operation of the electromagnetic wave scanning unit.
  • the control unit may serve to supply or cut off power to the electromagnetic wave scanning unit from an external power source, and further, to control the output of the electromagnetic wave scanning unit.
  • the controller may adjust the heating rate of the heating unit by adjusting the frequency and the output of the electromagnetic wave scanned by the electromagnetic scanning unit.
  • the heating unit may further include a self-assembled monolayer (SAM) provided between the substrate and the heating layer.
  • SAM self-assembled monolayer
  • the self-assembled monolayer may serve to control charge mobility in the graphene, thereby controlling heat generation rate and temperature uniformity of the heat generating layer. Specifically, the self-assembled monolayer may move the dirac-voltage of the graphene close to 0 V, thereby increasing charge mobility in the graphene, thereby increasing heat generation efficiency due to electromagnetic wave absorption. have.
  • the self-assembled monolayer may refer to an organic monolayer formed spontaneously on a solid surface, for example, a substrate.
  • the structure of the molecule used to form the organic monomolecular film may be divided into a head group, an alkyl chain, and a terminal group.
  • the self-assembled monomolecular film may be formed by adsorbing some of the constituent molecules on the surface of the substrate and forming a supramolecular assembly according to the interaction between the molecules.
  • the self-assembled monomolecular film may be made in a solution phase or a gas phase.
  • the self-assembled monolayer is an alkylsiloxane self-assembled monolayer (SAM of Alkylsiloxanes), alkanethiol self-assembled monolayer (SAM of Alkanethiols), alkyl self-assembled monolayer (SAM of Alkyl), alkane phosphate magnetic SAM of Alkanephosphonic acid, or 3,4-dihydroxyphenylethylamine self-assembled monolayer (SAM of 3,4-Dihydroxyphenylethylamine).
  • SAM of Alkylsiloxanes alkylsiloxane self-assembled monolayer
  • SAM of Alkanethiols alkyl self-assembled monolayer
  • SAM of Alkyl alkane phosphate magnetic SAM of Alkanephosphonic acid
  • SAM of 3,4-dihydroxyphenylethylamine self-assembled monolayer SAM of 3,4-Dihydroxyphenylethylamine
  • the self-assembled monolayer may be an alkylsiloxane self-assembled monolayer (SAM of Alkylsiloxanes), more specifically, the self-assembled monolayer is a self-assembled using ⁇ -aminopropyltriethoxysilane (APS) It may be a monolayer or a self-assembled monolayer using octadecyltrichlorosilane (OTS).
  • SAM alkylsiloxane self-assembled monolayer
  • OTS octadecyltrichlorosilane
  • the average light transmittance at the visible light wavelength of the heat generating unit may be 80% or more and 95% or less.
  • the light transmittance at the 550 nm wavelength of the heat generating portion may be 80% or more and 95% or less.
  • the average light transmittance in the visible light wavelength region of the heat generating unit may be 80% or more or 85% or more, 95% or less or 90% or less.
  • the heat generating part may not be provided with a separate electrode.
  • the heating system according to the exemplary embodiment of the present invention does not use the resistance of the heating unit, it may not include a metal electrode for applying a voltage to the heating unit.
  • the heat generating part can secure the transparency to the front surface by removing the opacity caused by the electrode, there is no need for processing of the metal electrode has the advantage of easy processing to the desired shape such as curved surface.
  • the temperature uniformity at the saturation temperature of the heating layer may be 60% or more.
  • the temperature uniformity at the saturation temperature of the heat generating layer may be 60% or more and 90% or less.
  • the temperature uniformity at the saturation temperature of the heating layer may be calculated by quantifying a pixel of an image photographed by a thermal imaging camera using a Matlab program.
  • the saturation temperature may mean a temperature when the temperature of the heating layer no longer increases and maintains a constant temperature.
  • the saturation temperature may mean a temperature when the temperature does not increase any more when the electromagnetic wave is scanned into the heating layer.
  • the saturation temperature reaching time of the heating layer may be within 40 seconds in an area of 9 cm ⁇ 9 cm. Specifically, according to an exemplary embodiment of the present invention, the saturation temperature reaching time of the heating layer may be within 30 seconds or within 20 seconds in an area of 9 cm ⁇ 9 cm.
  • the heat generating unit does not use the electrical resistance of the heat generating layer, high temperature uniformity may be realized.
  • a heating element using a resistance of an electrical conductor such as Joule heating
  • a current flows to a low resistance place, and thus there is a very difficult problem of implementing a uniform temperature distribution.
  • the heat generating part of the heat generating system according to the present invention uses charge mobility in graphene due to electromagnetic wave absorption, the time to reach the saturation temperature is fast and the temperature uniformity at the saturation temperature is also very excellent.
  • the heating system can be applied to replace the existing heating element, there is an advantage that can generate heat with high efficiency using lower power.
  • the heating system can be manufactured in a large area and a flat structure, glass plates used in automobiles, ships, airplanes, mountain road traffic signs, viewing angle securing mirrors, military equipment screens, ski goggles, glass walls used in buildings. It can be used in various fields such as indoor glass, and can be used as a means for preventing frost generated from winter glass or preventing frost.
  • the heating system may be used to remove frost by applying to the automotive glass, and may be used to lower humidity by applying to electronic products vulnerable to moisture.
  • the graphene sheet was transferred onto a quartz glass substrate and the pressure-sensitive adhesive tape was removed to prepare a heat generating part in which a graphene sheet of one layer was provided on the glass substrate. Furthermore, the graphene sheet was repeated to transfer the graphene sheet, thereby producing a heat generating unit having two to four graphene sheets provided on the glass substrate.
  • a microwave oven which emits a frequency of 2.45 GHz and has an output of 50 W to 700 W.
  • FIG. 2 shows each of the heating parts manufactured according to Example 1; Specifically, FIG. 2 is a quartz glass (none) having no graphene sheet, a heating unit (mono) provided with a graphene sheet of one layer, a heating unit (bi) provided with a graphene sheet of two layers, 3 It shows a heating unit (tri) with a graphene sheet of a layer, a heating unit (tetra) with a graphene sheet of four layers. According to FIG. 2, even in the case of a tetra with a four-layer graphene sheet, it is confirmed that the optical transmittance is not significantly lowered and the light transmittance is maintained as compared with the quartz glass substrate without the graphene sheet. Can be.
  • the temperature distribution of the heating parts after scanning the electromagnetic waves for 10 seconds at the frequency of 2.45 GHz and the output of 70 W using the microwave oven in each of the heating parts manufactured in Example 1 was measured using an infrared camera (FLIR T650sc). .
  • FIG. 3 shows the temperature distribution of each of the heat generating parts according to Experimental Example 1.
  • FIG. 3 in the case of the quartz glass substrate in which the graphene sheets are not laminated, there was no temperature change, and as the graphene sheets were stacked, it was confirmed that a rapid temperature rise was achieved.
  • the heat generating unit according to the present invention can be seen that the heat generation efficiency increases as the number of layers of the graphene sheet increases, but the light transmittance tends to decrease. Therefore, by adjusting the number of layers of the graphene sheet in accordance with the application considering the light transmittance, it is possible to control the temperature rise rate and the heat generating efficiency of the heat generating unit.
  • Figure 4 shows the temperature change of each heat generating unit according to Experimental Example 1.
  • the horizontal axis of FIG. 4 means a distance according to the arrangement of the samples of FIG. 3, and the vertical axis shows the temperature change of the sample corresponding to each position.
  • It shows the temperature change of the heat generating unit (tri) with a graphene sheet of 4
  • the heat generating unit (tetra) with a graphene sheet of four layers the width of the temperature change becomes larger as the number of layers of the graphene sheet increases Able to know.
  • Example 1 By the method of Example 1, 1 to 4 layers of graphene sheets were provided on the quartz glass substrate, and copper electrodes having a thickness of 1 ⁇ m and a width of 7 cm were formed at both ends of each graphene sheet.
  • a cord heating element was manufactured by connecting a power source to the cord.
  • FIG. 5 is a graph measuring the saturation temperature reaching time of the heating unit of Example 1 and the heating unit of Comparative Example 1 according to Experimental Example 2.
  • FIG. 5 it can be seen that Example 1 using heat generated by absorbing electromagnetic waves reaches a saturation temperature more quickly than Comparative Example 1 using heat generated through joule heat under the same conditions.
  • Heat generating parts including 1 to 4 layers of graphene sheets prepared in the same manner as in Example 1 were each prepared in a size of 9 cm ⁇ 9 cm, and after preparing a microwave oven for electromagnetic wave scanning, a frequency of 2.45 GHz and The electromagnetic wave was scanned for 10 seconds at an output of 70 W to reach a saturation temperature. Furthermore, the Joule heating elements including 1 to 4 layers of graphene sheets in Comparative Example 1 were each prepared in a size of 9 cm ⁇ 9 cm, and a current of 10 W was supplied to the copper electrodes of the Joule heating elements. Supplying for a second to induce Joule heat generation of the graphene sheet to reach the saturation temperature.
  • FIG. 6 measures the temperature uniformity after reaching the saturation temperature of Example 1 and Comparative Example 1 according to Experimental Example 3.
  • FIG. The temperature uniformity after reaching the saturation temperature in FIG. 6 was calculated by quantitatively processing the pixels of the image captured by the thermal imaging camera using a Matlab program. According to FIG. 6, it can be seen that Example 1 using heat generated by absorbing electromagnetic waves has excellent temperature uniformity after reaching saturation temperature, compared to Comparative Example 1 using heat generated through Joule heat generation under the same conditions.
  • a p-type doped silicon substrate coated with Si 3 N 4 to a thickness of 300 nm was prepared, treated with Piranha solution, washed with distilled water, and placed in a reaction vessel. Then, 20 ml of toluene solution was added to the reaction vessel and 10 mM ⁇ -aminopropyltriethoxysilane (APS) was added. Furthermore, after reacting for 2 hours in an argon gas atmosphere, the substrate on which the reaction was completed was heat treated for 10 minutes in an atmosphere of 120 ° C., and sonicated for 3 minutes. The substrate was washed to remove the toluene solution and dried to prepare a substrate on which an APS-self-assembled monolayer (SAM of ⁇ -aminopropyltriethoxysilane) was formed.
  • SAM APS-self-assembled monolayer
  • Example 2 Furthermore, using the substrate, a graphene sheet of four layers was bonded to each other in the same manner as in Example 1 to produce a heat generating unit, and a microwave oven was prepared for the same electromagnetic wave scanning as in Example 1.
  • Exothermic parts were prepared in the same manner as in Example 2-1, except that an OTS-self-assembled monolayer (SAM of octadecyltrichlorosilane) was formed by applying octadecyltrichlorosilane (OTS) instead of ⁇ -aminopropyltriethoxysilane (APS), and was the same as in Example 1.
  • SAM OTS-self-assembled monolayer
  • OTS octadecyltrichlorosilane
  • APS ⁇ -aminopropyltriethoxysilane
  • FIG. 7 shows the temperature distribution of each of the heating parts according to Experimental Example 4. According to FIG. 7, it can be seen that the temperature distribution in the heating unit provided with the APS-self-assembled monolayer or the OTS-self-assembled monolayer is different from that of the heating unit not including the self-assembled monolayer. Through this, it can be seen that the heat generation of the heating unit can be controlled by controlling the charge transfer of the graphene sheet using the self-assembled monolayer.
  • Example 8 shows the temperature change of each of the heat generating parts according to Example 1, Example 2-1 and Example 2-2.
  • the horizontal axis of FIG. 8 means the distance according to the arrangement of the samples of FIG. 7, and the vertical axis shows the temperature change of the sample corresponding to each position.
  • the heating unit according to Embodiment 1 which does not include the self-assembled monolayer, is provided with the heating unit and the OTS-self-assembled monolayer according to Example 2-1 including the APS-self-assembled monolayer. It was confirmed that less heat generated in the graphene sheet than the heat generating unit according to 2 generated less heat.
  • the heating unit with a one-layer graphene sheet in Example 1 was processed into a curved surface and attached to the surface of the glass bottle, the temperature was lowered to form frost. And the result after having injected the electromagnetic wave for 5 second with the output of 70 W in the heat generating part was observed.
  • a curved glass without a graphene sheet was attached to the surface of the vial, and the result after the electromagnetic wave was injected after frost formation was similarly observed.
  • FIG. 9 shows the results of the defrost effect after the electromagnetic wave scanning according to Experimental Example 5.
  • the glass bottle (Graphene) attached to the heat generating portion provided with the graphene sheet of the first layer according to the first embodiment is defrosted, the glass bottle (none) is attached to the substrate is not provided with graphene ), It can be seen that defrosting is not performed.
  • FIG. 10 is an infrared photograph of a glass bottle after electromagnetic wave scanning according to Experimental Example 5.
  • FIG. 10 the glass bottle on the left side of which the heating unit is provided with the graphene sheet of the first layer according to Example 1 can check the temperature rise due to the heating, but the right side of the substrate on which the graphene is not attached is attached.
  • the vial can be confirmed that there is no temperature rise due to the scanning of electromagnetic waves.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

본 명세서는 기재 및 상기 기재 상에 구비되고 그래핀을 포함하는 발열층을 포함하는 발열부; 상기 발열부의 적어도 일 영역에 전자기파를 주사하는 전자기파 주사부; 및 상기 전자기파 주사부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 발열층은 상기 전자기파를 흡수하여 열을 방출하는 발열 시스템을 제공한다.

Description

발열 시스템 및 발열체
본 발명은 발열시스템 및 발열체에 관한 것이다.
최근, 탄소가 가지는 자체 저항을 이용한 면상 발열체에 대한 개발과 응용이 활발히 진행되고 있다. 이러한 카본 면상 발열체는 온도조절이 용이하고 공기가 오염되지 아니하고 위생적이고 소음이 없을 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선이 방출되는 특성으로 주거용 난방에서부터, 상업용, 농업용 그리고 각종 산업용 난방제로 널리 사용되고 있다.
나아가, 그래핀 시트를 이용한 발열체의 연구도 진행되고 있으며, 이는 그래핀 시트의 내부 저항을 이용한 줄 발열(Joule heating)을 이용하는 것에 한정되고 있는 실정이다. 그래핀 시트의 내부 저항을 이용하는 줄 발열을 이용한 그래핀 시트 발열체는 그래핀 시트의 면저항을 낮추기에 한계로 인하여 발열 균일성이 확보되기 어려운 한계가 있다. 나아가 가열 속도 및 발열 효율을 높이기 곤란한 문제점이 있다. 또한, 금속 전극을 이용하여 발열체에 전원을 공급하여야 하므로, 전극이 구비되는 부분은 투명성을 확보하지 못하는 문제점도 있으며, 특히 발열체의 곡면 가공시 유연성이 떨어지는 전극에 의하여 제작의 어려움이 발생할 수 있다.
[선행기술문헌]
한국 공개공보: 10-2011-0093735
본 발명은 그래핀을 이용한 발열 시스템 및 발열체를 제공하고자 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는, 기재 및 상기 기재 상에 구비되고 그래핀을 포함하는 발열층을 포함하는 발열부; 상기 발열부의 적어도 일 영역에 전자기파를 주사하는 전자기파 주사부; 및 상기 전자기파 주사부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 발열층은 상기 전자기파를 흡수하여 열을 방출하는 발열 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는, 기재; 및 상기 기재 상에 구비되고 그래핀을 포함하는 발열층을 포함하고, 상기 발열층은 전자기파를 흡수하여 열을 방출하는 것인 발열체를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 발열 시스템은 발열부에 별도의 전극을 구비하지 않고 열을 방출할 수 있어, 발열부의 제조 용이성이 우수한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 발열 시스템은 빠른 발열 속도을 구현하고, 발열부의 포화 발열 온도 도달 시간이 짧은 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 발열부의 광투과도가 우수하고, 발열부의 곡면 가공이 용이한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 발열 시스템은 줄 발열을 통한 발열 시스템에 비하여 낮은 소비 전력을 이용하여 동등한 발열 효율을 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 발열 시스템에서, 발열층의 발열 현상을 모식적으로 도시한 것이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 각각의 발열부를 나타낸 것이다.
도 3은 실험예 1에 따른 각각의 발열부의 온도 분포를 나타낸 것이다.
도 4는 실험예 1에 따른 각각의 발열부의 온도 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 실험예 2에 따른 실시예 1의 발열부 및 비교예 1의 발열부의 포화 온도 도달 시간을 측정한 그래프이다.
도 6은 실험예 3에 따른 실시예 1 및 비교예 1의 포화 온도 도달 후의 온도 균일도를 측정한 것이다.
도 7은 실험예 4에 따른 각각의 발열부의 온도 분포를 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 1, 실시예 2-1 및 실시예 2-2에 따른 각각의 발열부의 온도 변화를 나타낸 것이다.
도 9는 실험예 5에 따른 전자기파 주사 후의 서리 제거 효과의 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 실험예 5에 따른 전자기파 주사 후의 유리병의 적외선 사진을 나타낸 것이다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 기재 및 상기 기재 상에 구비되고 그래핀을 포함하는 발열층을 포함하는 발열부; 상기 발열부의 적어도 일 영역에 전자기파를 주사하는 전자기파 주사부; 및 상기 전자기파 주사부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 발열층은 상기 전자기파를 흡수하여 열을 방출하는 발열 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시상태는, 기재; 및 상기 기재 상에 구비되고 그래핀을 포함하는 발열층을 포함하고, 상기 발열층은 전자기파를 흡수하여 열을 방출하는 것인 발열체를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 발열체는 상기 발열 시스템의 발열부와 동일한 것일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 발열체의 기재 및 발열층 등의 구성은 상기 발열 시스템의 발열부의 구성과 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재는 상기 발열층이 구비되기 위한 지지체를 의미할 수 있다. 또한, 상기 기재는 경우에 따라 발열이 필요한 부재 자체일 수 있으며, 이 경우 상기 발열층은 상기 발열이 필요한 부재 자체에 구비될 수 있다. 예를 들어, 구체적으로, 발열이 필요한 자동자 유리의 경우, 상기 기재는 자동자 유리 자체일 수 있으며, 이 경우 자동차 유리에 상기 발열층이 구비될 수 있다. 또는, 별도의 기재 상에 발열층을 구비하여 발열부를 제조한 후 이를 자동차 유리에 부착할 수도 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재는 투명 기재일 수 있다. 또한, 상기 기재는 유연성 기재일 수 있다. 구체적으로, 상기 기재의 가시광선 파장 영역에서의 평균 광투과도는 80 % 이상 또는 85 % 이상, 보다 구체적으로, 90 % 이상일 수 있다.
또한, 상기 기재는 유리 기재, 고분자 기재 또는 실리콘 기반의 기재일 수 있다. 상기 고분자 기재는 PET(Polyethylene Terephthalate), PMMA[poly(methyl methacrylate)], PVDF[Poly(viniylidine flouride)] 및 PANI(polyaniline)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 기재일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀은 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀, 그래핀 시트, 및 그래핀 플래이크로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 다만, 상기 그래핀은 이에 한정되는 것은 아니며, 그래핀을 포함하는 그래핀 나노 구조체 또는 그래핀 유도체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열층은 상기 기재 상에 구비된 그래핀 시트를 포함하고, 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀 및 그래핀 플래이크 중 적어도 1종을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열층은 상기 전자기파의 흡수에 따라 유도되는 상기 그래핀의 반자기성 상태에서의 전하 이동에 의하여 발열하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀의 상기 전자기파 주사부에서 주사되는 전자기파를 흡수하여 반자기성으로 유도될 수 있으며, 흡수된 전자기파는 그래핀 내 전하의 오비탈 스핀을 유도하게 되며, 이를 통하여 발열이 가능하게 된다. 상기 발열층은 상기 전자기파의 주사에 따라 발생하는 유도 전류에 의하여, 줄 발열도 동시에 구현될 수 있다. 다만, 유도 전류에 따른 줄 발열 현상은 상기 발열층의 주된 발열 효과가 아니며, 상기 전자기파의 흡수에 따른 전하 이동에 의한 발열에 비하여 미미한 수준에 불과할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 발열 시스템의 발열부는 일반적인 줄 발열과 같이 발열층의 전기 전도도에 따른 저항을 이용하여 발열하는 것이 아니라, 전자기파의 흡수에 따른 전하 이동성을 이용하여 발열하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 발열 시스템에서, 발열층의 발열 현상을 모식적으로 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1에 따르면, 전자기파 주사부(미도시)에서 방출되는 전자기파(EM)이 발열층의 그래핀 시트 중앙에 주사되고, 전자기파를 흡수한 그래핀 시트의 일 영역에서는 전하의 오비탈 회전에 따른 자기 모멘트 진동이 발생하게 되며, 상기 자기 모멘트 진동은 주변으로 확산되어 발열층의 빠르고 효율적인 발열을 구현할 수 있음을 나타낸 것이다.
본 명세서에서의 "그래핀 시트"는 복수개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 폴리 시클릭 방향족 분자를 형성하는 그래핀이 층 또는 시트 형태를 형성한 것으로서, 상기 공유결합으로 연결된 탄소원자들은 기본 반복단위로서 6 원환을 형성하나, 5 원환 및/또는 7 원환을 더 포함하는 것도 가능하다. 따라서 상기 그래핀 시트는 서로 공유 결합된 탄소원자들(통상 sp2 결합)의 단일층으로서 보이게 된다. 상기 그래핀 시트는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이와 같은 구조는 그래핀 내에 포함될 수 있는 5 원환 및/또는 7 원환의 함량에 따라 달라질 수 있다. 상기 그래핀 시트는 상술한 바와 같이 그래핀의 단일층으로 이루어질 수 있으나, 이들이 여러 개 서로 적층되어 복수층을 형성하는 것도 가능하며, 통상 상기 그래핀의 측면 말단부는 수소원자로 포화될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 시트는 단층 그래핀 시트(monolayered grapheme sheet) 또는 다층 그래핀 시트(multilayered grapheme sheet)일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 시트는 1층 이상 10층 이하의 그래핀 시트일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 시트는 3층 이상 8층 이하의 그래핀 시트를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 4층 이상 6층 이하의 그래핀 시트를 포함할 수 있다.
상기 그래핀 시트가 상기 범위 내의 그래핀 층을 형성하는 경우, 그래핀 시트의 반자성을 높여 발열부의 빠른 온도 상승 및 높은 온도 균일도를 유도할 수 있으며, 상기 발열부의 광투과도를 확보할 수 있는 장점이 있다. 상기 발열부가 10층을 초과한 그래핀 시트로 구비되는 경우, 온도 상승 및 온도 균일도의 상승에 따른 이점의 증가는 미미해지고, 제조비용 상승을 유발할 수 있다. 또한, 상기 발열부가 10층을 초과한 그래핀 시트로 구비되는 경우, 광투과도의 저하를 초래하여 투명한 발열부로서의 기능을 하지 못할 수 있다. 다만, 상기 그래핀 시트의 층 수는 상기 범위 내로 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 투명한 발열부의 용도인 경우, 상기 그래핀 시트의 층 수를 10층 이내로 조절하여 광투과도 및 발열 효율을 조절할 수 있다. 또한, 높은 발열 효율이 필요한 불투명 발열부의 용도인 경우, 상기 그래핀 시트의 층 수를 10층 이상으로 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 시트는 알려진 방법에 의하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 시트는 화학기상증착법을 이용하여 형성될 수 있으며, 구체적으로 고온 화학기상증착(Rapid Thermal Chemical Vapour Deposition; RTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착(Inductively Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition; ICP-CVD), 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD), 상압 화학기상증착(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition; APCVD), 금속 유기화학기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD), 또는 플라즈마 화학기상증착(Plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD)을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 그래핀 시트는 상압, 저압 또는 진공 하에서 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 시트를 형성하는 단계가 상압 조건 하에서 수행되는 경우 헬륨(He) 등을 캐리어 가스로 사용함으로써 고온에서 무거운 아르곤(Ar)과의 충돌에 의해 야기되는 그래핀의 손상(damage)을 최소화시킬 수 있다. 또한, 상기 그래핀 시트를 형성하는 단계가 상압 조건 하에서 수행되는 경우, 저비용으로 간단한 공정에 의하여 그래핀 시트를 제조할 수 있는 이점이 있다. 또한, 상기 그래핀 시트를 형성하는 단계가 저압 또는 진공 조건에서 수행되는 경우, 수소를 분위기 가스로 사용하며, 온도를 올리면서 처리하여 주면 금속 촉매의 산화된 표면을 환원시킴으로써 고품질의 그래핀 시트를 합성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 시트는 박막 또는 호일 형태의 금속 재질의 그래핀 성장 지지체를 롤 형태로 관형태의 로(furnace)에 넣고 탄소 소스를 포함하는 반응가스를 공급하고 상압에서 열처리 함으로써 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소 소스를 기상으로 공급하면서 300 ℃ 내지 2000 ℃의 온도로 열처리하여, 상기 탄소 소스에 존재하는 탄소 성분들의 결합에 의한 6각형의 판상 구조의 그래핀 시트가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 시트는 단일층 그래핀 시트를 반복하여 형성함으로써, 다층의 그래핀 시트를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자기파는 상기 전자기파 주사부로부터 상기 발열부의 적어도 일 영역에 주사되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 전자기파는 상기 발열층의 적어도 일 영역에 주사되는 것일 수 있다. 상기 전자기파는 상기 발열층에 직접 주사될 수도 있고, 상기 기재에 주사되어 상기 기재를 통과하여 상기 발열층에 도달할 수도 있다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 일 실시상태에 따른 발열 시스템의 발열층은 전기 전도도에 따른 저항을 이용하는 것이 아니라 전자기파 흡수에 따른 그래핀 내의 전하의 움직임을 이용하는 것이므로, 상기 전자기파가 상기 발열층의 일부 영역에만 주사되더라도 상기 그래핀 내의 전하의 움직임이 주변으로 전파되어 전체적으로 발열이 이루어질 수 있다.
상기 발열부의 포화 온도 도달 시간을 보다 단축하기 위하여, 전자기파의 상기 발열층에 주사되는 영역을 확대할 수 있으며, 이는 상기 발열부의 용도에 따라서 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자기파 주사부는 상기 발열부에 전자기파를 주사할 수 있는 수단이면 제한 없이 이용할 수 있다. 상기 전자기파 주사부는 상기 발열부와 이격되어 위치되며, 상기 발열부와 직접 접하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자기파 주사부는 1 MHz 이상 100 GHz 이하 주파수의 전자기파를 주사하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제어부는 상기 전자기파 주사부의 작동을 제어하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부는 외부 전원으로부터 상기 전자기파 주사부에 전원을 공급 또는 차단하는 역할을 수행할 수 있으며, 나아가 상기 전자기파 주사부의 출력을 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부는 상기 전자기파 주사부에서 주사되는 전자기파의 주파수 및 출력을 조절하여, 상기 발열부의 발열 속도를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열부는 상기 기재와 상기 발열층 사이에 구비된 자기조립 단분자막(SAM; Self-Assembled Monolayer)을 더 포함할 수 있다.
상기 자기조립 단분자막은 상기 그래핀 내의 전하 이동성을 조절하는 역할을 수행하여, 상기 발열층의 발열 속도 및 온도 균일도 등을 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 자기조립 단분자막은 상기 그래핀의 디락 전압(Dirac-voltage)를 0 V에 가깝게 이동시킬 수 있으며, 이를 통하여 상기 그래핀 내의 전하 이동성을 증가시켜 전자기파 흡수에 따른 발열 효율을 상승시킬 수 있다.
자기조립 단분자막은 고체 표면, 예를 들어 기재 상에 자발적으로 형성되는 유기 단분자막을 의미할 수 있다. 상기 유기 단분자막을 형성하는데 사용되는 분자의 구조는 헤드 그룹(head group), 알킬 사슬(alkyl chain), 터미널 그룹(terminal group)으로 나뉠 수 있다.
상기 자기조립 단분자막은 구성 분자 중 일부가 기재 표면에 흡착됨과 동시에 분자들끼리의 상호작용에 따른 초분자 조립체가 형성됨으로써 만들어질 수 있다. 또한, 상기 자기조립 단분자막은 용액상 또는 기체상에서 만들어질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 자기조립 단분자막은 알킬실록산 자기조립 단분자막(SAM of Alkylsiloxanes), 알칸싸이올 자기조립 단분자막(SAM of Alkanethiols), 알킬 자기조립 단분자막(SAM of Alkyl), 알칸인산 자기조립 단분자막(SAM of Alkanephosphonic Acid), 또는 3,4-다이하이드록시페닐에틸아민 자기조립 단분자막 (SAM of 3,4-Dihydroxyphenylethylamine)일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 자기조립 단분자막은 알킬실록산 자기조립 단분자막(SAM of Alkylsiloxanes)일 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 자기조립 단분자막은 γ-aminopropyltriethoxysilane(APS)을 이용한 자기조립 단분자막 또는 octadecyltrichlorosilane(OTS)을 이용한 자기조립 단분자막일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열부의 가시광선 파장에서의 평균 광투과도는 80 % 이상 95% 이하일 수 있다. 또한, 상기 발열부의 550 ㎚ 파장에서의 광투과도는 80 % 이상 95% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 발열부의 가시광선 파장 영역에서의 평균 광투과도는 80 % 이상 또는 85 % 이상일 수 있으며, 95 % 이하 또는 90 % 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열부는 별도의 전극을 구비하지 않는 것일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따른 발열 시스템은 발열부의 저항을 이용한 것이 아니므로, 발열부에 전압을 인가하기 위한 금속 전극을 구비하지 않을 수 있다. 이를 통하여, 상기 발열부는 전극으로 인한 불투명부를 제거하여 전면에 대하여 투명성을 확보할 수 있으며, 금속 전극의 가공이 필요 없으므로 곡면 등 원하는 형태로의 가공이 수월한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열층의 포화 온도에서의 온도 균일도는 60 % 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 발열층의 포화 온도에서의 온도 균일도는 60 % 이상 90 % 이하일 수 있다.
상기 발열층의 포화 온도에서의 온도 균일도는 열화상 카메라로 촬영된 이미지의 픽셀을 Matlab 프로그램을 이용하여 정량 처리하여 계산된 것일 수 있다.
본 명세서에서의 포화 온도는 발열층의 온도가 더 이상 상승하지 않고 일정 온도를 유지하는 경우의 온도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 포화 온도는 전자기파를 상기 발열층에 주사하는 경우, 더 이상 온도가 상승하지 않는 때의 온도를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열층의 포화 온도 도달 시간은 9 ㎝ × 9 ㎝ 면적에서 40 초 이내일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열층의 포화 온도 도달 시간은 9 ㎝ × 9 ㎝ 면적에서 30 초 이내 또는 20초 이내일 수 있다.
상기 발열부는 발열층의 전기 저항을 이용하는 것이 아니므로, 높은 온도 균일도를 구현할 수 있다. 줄 발열과 같이 전기 전도체의 저항을 이용한 발열체의 경우에는 저항이 낮은 곳으로 전류가 흐르게 되어 균일한 온도 분포를 구현하기 매우 어려운 문제가 있다. 하지만, 본 발명에 따른 발열 시스템의 발열부는 전자기파 흡수에 따른 그래핀 내의 전하 이동성을 이용하는 것이므로, 포화 온도로의 도달시간이 빠를 뿐 아니라 포화 온도에서의 온도 균일도 또한 매우 우수한 장점을 가지고 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열 시스템은 기존의 발열체를 대체하여 적용될 수 있으며, 보다 낮은 전력을 이용하여 높은 효율로 발열시킬 수 있는 이점이 있다. 나아가, 상기 발열 시스템은 대면적 및 평면 구조로 제조가 가능하며, 자동차, 배, 비행기 등에 사용되는 유리판, 산간 지방 도로 교통 표지판, 시야각 확보 거울, 군사용 장비 화면, 스키 고글, 건물에 사용되는 유리벽, 실내 유리 등 다양한 분야에 걸쳐 사용될 수 있으며, 겨울철 유리에서 발생하는 성에를 방지하거나 서리를 방지하기 위한 수단으로 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 발열 시스템은 자동자용 유리에 적용하여 서리 제거에 이용될 수 있으며, 습기에 취약한 전자 제품에 적용하여 습도를 낮추기 위한 용도로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[실시예 1]
25 ㎛ 두께의 구리 호일(Alfa Aesar, 99.99%)을 화학 기상 증착 장치에 로딩한 후, 70 mTorr 및 4 sccm 이하의 H2 가스 및 650 mTorr 및 35 sccm 이하의 CH4 가스를 1,000 ℃ 분위기에서 공급하며, 단층의 그래핀 시트를 형성하였다. 제조된 그래핀 시트 상에 감압 점착 테이프(PSAF; Presure Sensitive Adhesive Film)을 부착한 후, 0.1 M의 암모늄 설페이트 용액을 이용하여 구리 호일을 에칭하여 제거하고, 증류수를 이용하여 세척한 후 건조하였다. 나아가, 석영 유리 기재 상에 상기 그래핀 시트를 전사하고 감압 점착 테이프를 제거하여 1층의 그래핀 시트가 유리 기재 상에 구비된 발열부를 제조하였다. 나아가, 상기 그래핀 시트를 전사하는 과정을 반복하여 2층 내지 4층의 그래핀 시트가 유리 기재 상에 구비된 발열부를 제조하였다.
나아가, 전자기파 주사를 위하여, 2.45 GHz의 주파수를 방출하고, 50 W 내지 700 W의 출력을 가지는 전자레인지를 준비하였다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 각각의 발열부를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 2는 그래핀 시트를 구비하지 않은 석영 유리(none), 1층의 그래핀 시트가 구비된 발열부(mono), 2층의 그래핀 시트가 구비된 발열부(bi), 3층의 그래핀 시트가 구비된 발열부(tri), 4층의 그래핀 시트가 구비된 발열부(tetra)를 나타낸 것이다. 도 2에 따르면, 4층의 그래핀 시트가 구비된 발열부(tetra)의 경우에도 그래핀 시트가 구비되지 않은 석영 유리 기재(none)에 비하여 현저하게 저하되지 않고, 광투과도를 유지하는 것을 확인할 수 있다.
[실험예 1]
상기 실시예 1에서 제조된 각각의 발열부에 상기 전자레인지를 이용하여 2.45 GHz의 주파수 및 70 W의 출력으로 10초간 전자기파를 주사한 후의 발열부의 온도 분포를 적외선 카메라(FLIR T650sc) 이용하여 측정하였다.
도 3은 실험예 1에 따른 각각의 발열부의 온도 분포를 나타낸 것이다. 도 3에 따르면, 그래핀 시트가 적층되지 않은 석영 유리 기재(none)의 경우에는 온도 변화가 없었으며, 그래핀 시트가 많이 적층될수록 빠른 온도 상승이 이루어진 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 발열부는 그래핀 시트의 층 수가 증가할수록 발열 효율은 증가하지만, 광투과도는 저하되는 경향을 나타내는 것을 알 수 있다. 그러므로, 광투과도를 고려한 용도에 맞게 그래핀 시트의 층 수를 조절하여 발열부의 온도 상승 속도 및 발열 효율 등을 조절할 수 있다.
도 4는 실험예 1에 따른 각각의 발열부의 온도 변화를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 4의 가로축은 도 3의 시료의 배열에 따른 거리를 의미하고, 세로축은 각 위치에 해당하는 시료의 온도 변화를 나타낸 것이다. 도 4에 따르면, 그래핀 시트를 구비하지 않은 석영 유리(none), 1층의 그래핀 시트가 구비된 발열부(mono), 2층의 그래핀 시트가 구비된 발열부(bi), 3층의 그래핀 시트가 구비된 발열부(tri), 4층의 그래핀 시트가 구비된 발열부(tetra)의 온도 변화를 나타낸 것이며, 그래핀 시트의 층 수가 많아질수록 온도 변화의 폭은 커지는 것을 알 수 있다.
[비교예 1]
실시예 1의 방법으로 1층 내지 4층의 그래핀 시트를 석영 유리 기재 상에 구비하고, 각각의 그래핀 시트의 양 말단에 두께 1 ㎛, 폭 7 ㎝의 구리 전극을 형성한 후, 구리 전극에 전원을 연결하여 줄 발열체를 제조하였다.
[실험예 2]
실시예 1과 같은 방법으로 제조한 4층의 그래핀 시트를 포함하는 발열부 및 전자기파 주사를 위한 전자레인지를 준비한 후, 2.45 GHz의 주파수 및 70 W의 출력으로 160 초간 전자기파를 발열부에 주사하였다. 나아가, 비교예 1에서의 4층의 그래핀 시트를 포함하는 줄 발열체의 구리 전극에 70 W의 전력으로 전류를 공급하여 그래핀 시트의 줄 발열을 유도하였다.
도 5는 실험예 2에 따른 실시예 1의 발열부 및 비교예 1의 발열부의 포화 온도 도달 시간을 측정한 그래프이다. 도 5에 따르면, 동일한 조건에서 줄 발열을 통한 발열을 이용하는 비교예 1에 비하여 전자기파 흡수를 통한 발열을 이용하는 실시예 1이 보다 빠르게 포화 온도에 도달하는 것을 확인할 수 있다.
[실험예 3]
실시예 1과 같은 방법으로 제조한 1층 내지 4층의 그래핀 시트를 포함하는 발열부를 9 ㎝ × 9 ㎝ 의 크기로 각각 준비하고, 전자기파 주사를 위한 전자레인지를 준비한 후, 2.45 GHz의 주파수 및 70 W의 출력으로 10초간 전자기파를 발열부에 주사하여 포화 온도에 도달시켰다. 나아가, 비교예 1에서의 1층 내지 4층의 그래핀 시트를 포함하는 줄 발열체를 9 ㎝ × 9 ㎝ 의 크기로 각각 준비하고, 각각의 줄 발열체의 구리 전극에 70 W의 전력으로 전류를 10초간 공급하여 그래핀 시트의 줄 발열을 유도하여 포화 온도에 도달시켰다.
도 6은 실험예 3에 따른 실시예 1및 비교예 1의 포화 온도 도달 후의 온도 균일도를 측정한 것이다. 도 6에서의 포화 온도 도달 후의 온도 균일도는 열화상 카메라로 촬영된 이미지의 픽셀을 Matlab 프로그램을 이용하여 정량 처리하여 계산하였다. 도 6에 따르면, 동일한 조건에서 줄 발열을 통한 발열을 이용하는 비교예 1에 비하여 전자기파 흡수를 통한 발열을 이용하는 실시예 1이 포화 온도 도달 후 온도 균일도가 우수한 것을 확인할 수 있다.
[실시예 2-1]
300 ㎚ 두께로 Si3N4가 코팅된 p형 도핑 실리콘 기재를 준비하고, 이를 Piranha 용액으로 처리 후 증류수로 세척하고 반응 용기에 두었다. 그리고, 20 ㎖의 톨루엔 용액을 반응 용기에 첨가하고 10 mM의 γ-aminopropyltriethoxysilane(APS)를 첨가하였다. 나아가, 아르곤 가스 분위기에서 2시간 동안 반응시킨 후, 반응이 종료된 기재를 120 ℃의 분위기에서 10 분 동안 열처리를 하고, 3분 동안 초음파 처리를 하였다. 그리고, 상기 기재를 세척하여 톨루엔 용액을 제거한 후 건조하여 APS-자기조립 단분자막(SAM of γ-aminopropyltriethoxysilane)이 형성된 기재를 제조하였다.
나아가, 상기 기재를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 4층의 그래핀 시트를 접합하여 발열부를 제조하고, 실시예 1과 동일한 전자기파 주사를 위한 전자레인지를 준비하였다.
[실시예 2-2]
γ-aminopropyltriethoxysilane(APS) 대신 octadecyltrichlorosilane(OTS)를 적용하여 OTS-자기조립 단분자막(SAM of octadecyltrichlorosilane)을 형성한 것을 제외하고, 실시예 2-1과 동일한 방법으로 발열부를 제조하고, 실시예 1과 동일하게 전자기파 주사를 위한 전자레인지를 준비하였다.
[실험예 4]
실시예 2-1 및 2-2에 따른 발열부, 및 실시예 1에 따른 4층의 그래핀 시트를 포함하는 발열부에 70 W의 출력으로 10초간 전자기파를 주사한 후의 발열부의 온도 분포를 적외선 카메라(FLIR T650sc) 이용하여 측정하였다.
도 7은 실험예 4에 따른 각각의 발열부의 온도 분포를 나타낸 것이다. 도 7에 따르면, APS-자기조립 단분자막 또는 OTS-자기조립 단분자막이 구비된 발열부에서의 온도 분포는 자기조립 단분자막을 포함하지 않는 발열부와 상이한 것을 확인할 수 있다. 이를 통하여, 자기조립 단분자막을 이용하여 그래핀 시트의 전하 이동을 조절하여 발열부의 발열을 조절할 수 있음을 알 수 있다.
도 8은 실시예 1, 실시예 2-1 및 실시예 2-2에 따른 각각의 발열부의 온도 변화를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 8의 가로축은 도 7의 시료의 배열에 따른 거리를 의미하고, 세로축은 각 위치에 해당하는 시료의 온도 변화를 나타낸 것이다. 도 8에 따르면, 자기조립 단분자막을 포함하지 않는 실시예 1에 따른 발열부는, APS-자기조립 단분자막을 포함하는 실시예 2-1에 따른 발열부 및 OTS-자기조립 단분자막이 구비된 실시예 2-2에 따른 발열부보다 그래핀 시트 내 전하 이동도가 낮아 열 발생이 적게 일어난 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 5]
본 발명에 따른 발열 시스템의 효과를 확인 하기 위하여, 실시예 1에서의 1층 그래핀 시트가 구비된 발열부를 곡면으로 가공하여 유리병의 표면에 부착하고, 온도를 낮춰 서리가 형성되도록 하였다. 그리고, 발열부에 70 W의 출력으로 5초간 전자기파를 주사한 후의 결과를 관찰하였다. 대조군으로서, 그래핀 시트가 구비되지 않은 곡면의 유리를 유리병의 표면에 부착하고, 동일하게 서리 형성 후 전자기파를 주사한 후의 결과를 관찰하였다.
도 9는 실험예 5에 따른 전자기파 주사 후의 서리 제거 효과의 결과를 나타낸 것이다. 도 9에 따르면, 실시예 1에 따른 1층의 그래핀 시트가 구비된 발열부가 부착된 유리병(Graphene)은 서리 제거가 이루어짐에 반하여, 그래핀이 구비되지 않은 기재를 부착한 유리병(none)은 서리 제거가 이루어지지 않음을 확인할 수 있다.
도 10은 실험예 5에 따른 전자기파 주사 후의 유리병의 적외선 사진을 나타낸 것이다. 도 10에 따르면, 실시예 1에 따른 1층의 그래핀 시트가 구비된 발열부가 부착된 왼쪽의 유리병은 발열에 의한 온도 상승을 확인할 수 있으나, 그래핀이 구비되지 않은 기재를 부착한 오른쪽의 유리병은 전자기파의 주사에 따른 온도 상승이 없는 것을 확인할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기재 및 상기 기재 상에 구비되고 그래핀을 포함하는 발열층을 포함하는 발열부;
    상기 발열부의 적어도 일 영역에 전자기파를 주사하는 전자기파 주사부; 및
    상기 전자기파 주사부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 발열층은 상기 전자기파를 흡수하여 열을 방출하는 발열 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 그래핀은 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀, 그래핀 시트, 및 그래핀 플래이크로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 발열 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 그래핀 시트는 단층 그래핀 시트(monolayered graphene sheet) 또는 다층 그래핀 시트(multilayered graphene sheet)인 발열 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자기파 주사부는 1 MHz 이상 100 GHz 이하 주파수의 전자기파를 주사하는 것인 발열 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열부는 상기 기재와 상기 발열층 사이에 구비된 자기조립 단분자막(SAM; Self-Assembled Monolayer)을 더 포함하는 것인 발열 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열부의 가시광선 파장에서의 평균 광투과도는 80 % 이상 95% 이하인 것인 발열 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열부는 별도의 전극을 구비하지 않는 것인 발열 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열층의 포화 온도에서의 온도 균일도는 60 % 이상인 것인 발열 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열층의 포화 온도 도달 시간은 9 ㎝ × 9 ㎝ 면적에서 40 초 이내인 것인 발열 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열층은 상기 전자기파의 흡수에 따라 유도되는 상기 그래핀의 반자기성 상태에서의 전하 이동에 의하여 발열하는 것인 발열 시스템.
  11. 기재; 및 상기 기재 상에 구비되고 그래핀을 포함하는 발열층을 포함하고,
    상기 발열층은 전자기파를 흡수하여 열을 방출하는 것인 발열체.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 그래핀은 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀, 그래핀 시트, 및 그래핀 플래이크로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 발열체.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 그래핀 시트는 단층 그래핀 시트(monolayered graphene sheet) 또는 다층 그래핀 시트(multilayered graphene sheet)인 발열체.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 발열체는 상기 기재와 상기 발열층 사이에 구비된 자기조립 단분자막(SAM; Self-Assembled Monolayer)을 더 포함하는 것인 발열체.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 발열체는 별도의 전극을 구비하지 않는 것인 발열체.
PCT/KR2017/008848 2017-02-28 2017-08-14 발열 시스템 및 발열체 Ceased WO2018159909A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/489,419 US12108513B2 (en) 2017-02-28 2017-08-14 Heating system and heating element
JP2019548067A JP7376359B2 (ja) 2017-02-28 2017-08-14 発熱システムおよび発熱体
JP2021200036A JP7475322B2 (ja) 2017-02-28 2021-12-09 発熱システムおよび発熱体

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0026772 2017-02-28
KR1020170026772A KR102550303B1 (ko) 2017-02-28 2017-02-28 발열 시스템 및 발열체

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018159909A1 true WO2018159909A1 (ko) 2018-09-07

Family

ID=63370174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/008848 Ceased WO2018159909A1 (ko) 2017-02-28 2017-08-14 발열 시스템 및 발열체

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12108513B2 (ko)
JP (2) JP7376359B2 (ko)
KR (1) KR102550303B1 (ko)
WO (1) WO2018159909A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021192599A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 三菱重工業株式会社 熱伝導フィルム、加熱装置及びガスタービンエンジン
JP2022528955A (ja) * 2019-04-03 2022-06-16 趙安平 油田石油収集輸送パイプライン用グラフェン加熱保温ジャケット

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102550303B1 (ko) * 2017-02-28 2023-07-03 서울대학교산학협력단 발열 시스템 및 발열체
CN109327924B (zh) * 2018-09-27 2022-01-18 山东泰安亿美达能源科技有限公司 一种石墨烯电热板及其制备方法
KR102324140B1 (ko) * 2020-08-04 2021-11-09 국방과학연구소 전파 흡수체
KR102378169B1 (ko) 2020-08-27 2022-03-25 경상국립대학교 산학협력단 방제빙 허니콤 코어 복합재 및 이의 제조 방법
CN113451481B (zh) * 2021-06-28 2022-09-23 江西新正耀科技有限公司 一种深紫外光发光元件的制作方法
CN114205936A (zh) * 2021-12-15 2022-03-18 中钢集团南京新材料研究院有限公司 一种石墨烯加热模块及其制备方法和应用
CN115492653B (zh) * 2022-10-09 2025-09-26 哈尔滨市向日葵新材料新能源研究所 微波液氮汽化装置、液氮动力转换器及发电系统
CN116669240B (zh) * 2023-07-28 2023-10-17 绵阳中物烯科技有限公司 一种基于石墨烯的分区发热的电阻器及发热系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020046342A (ko) * 2000-12-12 2002-06-21 엘지전자 주식회사 탄소나노튜브를 이용한 국소가열장치 및 그 사용방법
KR20110016287A (ko) * 2009-08-11 2011-02-17 고양미 그래핀 산화물의 코팅방법
US20120250905A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Thermoacoustic device
US20160255184A1 (en) * 2013-10-31 2016-09-01 Amogreentech Co., Ltd. Heat dissipation member and portable terminal having same
US20160372622A1 (en) * 2015-06-18 2016-12-22 Raytheon Bbn Technologies Corp. Josephson junction readout for graphene-based single photon detector

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19515342A1 (de) * 1995-04-26 1996-10-31 Widia Gmbh Verfahren, Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Stoffen in einem Mikrowellenofen und Verwendung dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung
WO2009054415A1 (ja) 2007-10-23 2009-04-30 Tokushu Paper Mfg. Co., Ltd. シート状物及びその製造方法
JP2011505460A (ja) * 2007-11-29 2011-02-24 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド 選択された昇温速度を有するマイクロ波加熱可能な熱可塑性材料
JP2009177149A (ja) * 2007-12-26 2009-08-06 Konica Minolta Holdings Inc 金属酸化物半導体とその製造方法および薄膜トランジスタ
JP2010274383A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Nisshin Seisakusho:Kk メタルボンド砥石の製造方法及び製造装置
KR101222639B1 (ko) 2010-02-12 2013-01-16 성균관대학교산학협력단 그래핀을 이용한 유연성 투명 발열체 및 이의 제조 방법
JP2013101808A (ja) 2011-11-08 2013-05-23 Showa Denko Kk マイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法
JP6086478B2 (ja) 2013-01-28 2017-03-01 国立研究開発法人産業技術総合研究所 面状ヒータ及びそれを用いたデバイス
JP2014210675A (ja) 2013-04-17 2014-11-13 株式会社神戸製鋼所 マイクロ波吸収発熱体
US20150083046A1 (en) * 2013-09-26 2015-03-26 Applied Materials, Inc. Carbon fiber ring susceptor
KR101424089B1 (ko) 2014-03-14 2014-07-28 주식회사 에코인프라홀딩스 졸겔법과 산화 그래핀을 이용한 전도성 방열 그래핀 코팅재의 제조방법 및 동 방법으로 제조된 전도성 방열 그래핀 코팅재
JP2016047777A (ja) * 2014-08-27 2016-04-07 国立大学法人大阪大学 グラフェン薄膜の製造方法、並びにグラフェン薄膜を備えた電子素子およびセンサ
EP3231252B1 (en) 2014-12-10 2018-12-05 Icesolution AS Deicing of structures using microwawes generated by transistors
KR102550303B1 (ko) * 2017-02-28 2023-07-03 서울대학교산학협력단 발열 시스템 및 발열체

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020046342A (ko) * 2000-12-12 2002-06-21 엘지전자 주식회사 탄소나노튜브를 이용한 국소가열장치 및 그 사용방법
KR20110016287A (ko) * 2009-08-11 2011-02-17 고양미 그래핀 산화물의 코팅방법
US20120250905A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Thermoacoustic device
US20160255184A1 (en) * 2013-10-31 2016-09-01 Amogreentech Co., Ltd. Heat dissipation member and portable terminal having same
US20160372622A1 (en) * 2015-06-18 2016-12-22 Raytheon Bbn Technologies Corp. Josephson junction readout for graphene-based single photon detector

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022528955A (ja) * 2019-04-03 2022-06-16 趙安平 油田石油収集輸送パイプライン用グラフェン加熱保温ジャケット
JP7186311B2 (ja) 2019-04-03 2022-12-08 趙安平 油田石油収集輸送パイプライン用グラフェン加熱保温ジャケット
WO2021192599A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 三菱重工業株式会社 熱伝導フィルム、加熱装置及びガスタービンエンジン

Also Published As

Publication number Publication date
KR102550303B1 (ko) 2023-07-03
JP7475322B2 (ja) 2024-04-26
JP2022037075A (ja) 2022-03-08
US20200374993A1 (en) 2020-11-26
JP2020511739A (ja) 2020-04-16
KR20180099378A (ko) 2018-09-05
JP7376359B2 (ja) 2023-11-08
US12108513B2 (en) 2024-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018159909A1 (ko) 발열 시스템 및 발열체
WO2012008789A9 (ko) 그래핀의 저온 제조 방법, 및 이를 이용한 그래핀 직접 전사 방법 및 그래핀 시트
WO2011099831A2 (ko) 그래핀을 이용한 유연성 투명 발열체 및 이의 제조 방법
TWI702393B (zh) 半導體元件、其製造方法以及使用其的感測器
WO2012015267A2 (ko) 그래핀의 제조 방법, 그래핀 시트 및 이를 이용한 소자
WO2012020950A2 (en) Method of post treating graphene and method of manufacturing graphene using the same
Kostogrud et al. The main sources of graphene damage at transfer from copper to PET/EVA polymer
WO2014185587A1 (ko) 그래핀 양자점 광 검출기 및 이의 제조 방법
WO2011087301A2 (ko) 기체 및 수분 차단용 그래핀 보호막, 이의 형성 방법 및 그의 용도
WO2013062246A1 (ko) 그라핀층을 포함하는 가스 배리어 필름, 이를 포함하는 플렉시블 기판 및 그 제조방법
WO2015102459A1 (ko) 진공 열처리를 이용한 그래핀 전사방법 및 그래핀 전사 장치
WO2013094840A1 (ko) 전기분무 공정을 이용한 대면적 그래핀 3차원 투명 전극 제조방법 및 이로부터 제조된 대면적 그래핀 3차원 투명 전극
WO2013062182A1 (ko) 마이크로파 및 ipl조사를 이용한 그래핀 복합필름 제조방법
WO2017090835A1 (ko) 배리어 필름 제조방법 및 배리어 필름
EP2311078A1 (en) Patterned integrated circuit and method of production thereof
EP2958148A1 (en) Electronic device using organic thin film, and electronic apparatus containing same
WO2014137111A1 (ko) 투명 전극 및 이의 제조 방법
CN1147805A (zh) 基底的涂层
WO2016159609A1 (ko) 광소결에 의한 구리 나노와이어 네트워크 형성용 조성물, 구리 나노와이어 네트워크의 제조방법 및 이를 포함하는 투명전극
WO2017176003A1 (ko) 탄소나노튜브를 포함하는 반도체 잉크 조성물 및 그의 박막트랜지스터 제조 방법
Kim et al. Carbon nanotube/polyimide bilayer thin films with high structural stability, optical transparency, and electric heating performance
WO2022086065A1 (ko) 그래핀 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자
US20170312781A1 (en) Apparatus and method for making organic thin film
WO2012036537A2 (ko) 플래쉬 램프 또는 레이저 빔을 이용한 그래핀 제조장치, 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 그래핀
WO2013051761A1 (ko) 그래핀 층이 포함된 투명 폴리머 구조물 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17898720

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019548067

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17898720

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1