[发明专利]一种电红外致热体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电红外致热体及其制备方法。该电红外致热体包括基底，设置在基底上的导电层以及与导电层导电连接的电极，所述导电层包括以下重量份的各组分：成膜剂2‑7份，低缺陷石墨烯5‑15份，分散剂1‑5份。本发明提供的电红外致热体，以低缺陷石墨烯为主要功能组分制成导电层，充分保留了石墨烯的片层结构特征，可以充分发挥石墨烯材料的本征优点，与传统电加热膜相比，显著提高了加热效率和热辐射性能。

技术领域

本发明属于电加热设备领域，具体涉及一种电红外致热体及其制备方法。

背景技术

传统电加热膜通过发热电阻提高本体温度后，通过传热介质对流加热目标物体。电红外致热体则是通过窄带隙半导体的电子弛豫过程，发射波长位于红外-远红外区域的光子辐照加热目标物体。与传统加热模式相比，电红外致热技术具有本体发热温度更低、辐射热占比更大、加热速度更快、更节能、器件安全性更高、使用寿命更长、物理性能稳定、加热范围更广、热均一性和热舒适性更好、厚度薄、柔性好、布设更灵活方便等一系列优点。

公布号为CN109769314A的中国发明专利申请公开了一种柔性碳复合材料电加热膜及其应用，该柔性碳复合材料电加热膜是由低密度碳纤维毡经石墨烯改性制成，所述石墨烯为还原氧化石墨烯，将含有还原氧化石墨烯的分散液通过浸渍、喷涂或涂覆的方式负载在低密度碳纤维毡表面即完成改性过程。

现有基于还原氧化石墨烯石墨烯的电加热膜，其加热效率较低，且电致红外辐射的能力较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电红外致热体，以解决现有电加热膜的加热效率低，电致红外辐射的能力差的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种电红外致热体的制备方法，以解决低缺陷石墨烯难以有效分散、应用不便的问题。

为实现上述目的，本发明的电红外致热体所采用的技术方案是：

一种电红外致热体，包括基底，设置在基底上的导电层以及与导电层导电连接的电极，所述导电层包括以下重量份的各组分：成膜剂2-7份，低缺陷石墨烯5-15份，分散剂1-5份。

结构完整的石墨烯具有奇特的电子结构特征，其能带在费米能级出呈现上下对顶的圆锥形，形成所谓狄拉克锥，从而具有超强的电荷输运及导热能力。这种特殊的电子结构，使石墨烯在其电子弛豫过程可提供连续波长的远红外光谱，被加热目标吸收远红外线，进而达到辐射致热的目的。

然而，现有工业化的还原氧化石墨烯，虽可实现较少的片层数，但在其二维晶体结构中引入了大量的氧化官能团和晶格缺陷，导致其导电能力远远低于石墨，且不具备电致红外辐射能力。

本发明提供的电红外致热体，以低缺陷石墨烯为主要功能组分制成导电层，充分保留了石墨烯的片层结构特征，可以充分发挥石墨烯材料的本征优点，与传统电加热膜相比，显著提高了加热效率和热辐射性能。

为进一步提高低缺陷石墨烯的质量，提高电致红外辐射效果，优选的，所述低缺陷石墨烯的拉曼谱具有2D峰，且2D峰与G峰的间距与天然鳞片石墨的2D峰与G峰的间距相比，减少5cm^-1以上；低缺陷石墨烯的D峰强度与G峰强度之比不大于1/10，氧碳摩尔比不大于1/20。

成膜剂能够促进低缺陷石墨烯形成均匀一致的膜层即可，优选的，所述成膜剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚氨酯中的任意一种或多种组合。以上成膜剂均为市售常规高分子粘结剂，成本低，成膜性能优良。