[发明专利]一种用于电热画的石墨烯发热体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于电热画的石墨烯发热体及其制备方法，石墨烯发热体的制备方法包括：将石墨烯杂化发热膜贴合在发热体绝缘基板的表面后进行第一热压处理，接着在石墨烯杂化发热膜相对的两端印刷载流条电极；然后在石墨烯杂化发热膜的另一侧贴合发热体绝缘基板，并进行第二热压处理。本发明方法的制备工艺简单，操作方便，制备的石墨烯发热体的耐热性和稳定性高，使用寿命显著延长，电热画的电‑热转换效率显著提高，电热画的电‑热转换效率达到72％以上；明显提高了电热画的节能和取暖效果，而且制备的发热画通电后远红外辐射效率高，满足远红外理疗需求。

技术领域

本发明属于电热取暖产品制造领域，涉及新型石墨烯材料在电热取暖画领域的应用，具体涉及采用新型石墨烯发热体材料的制造结构和方法。

背景技术

近年来，电采暖技术和市场发展迅速，特别是在国家北方煤改电政策支持下，越来越多的电采暖设备进入寻常百姓家庭，满足了北方家庭采暖季安全、高效的采暖需求，也为北方主要城市的空气质量持续改善提供了重要产品和技术支撑。

在所有电采暖产品中，电热画(发热画)是一种极具市场前景的产品，因其将采暖与家庭室内装饰进行了有机结合，即在功能性和美学特性上与其它取暖产品相比，具有独特的优势。另外，电热画不占用室内空间，具有良好的远红外理疗特性，越来越受到市场的认可和欢迎。

现有大量使用的电热画都采用传统碳晶发热体，而随着使用时间增加，碳晶发热体由于自身材料特性，在高温下稳定性变差，发热体电阻增大，电热画功率下降，导致电热画取暖效果明显下降，无法继续使用。

石墨烯是近年来发展起来的重大战略新兴材料，具有导热、导电性好的显著优势，在诸多电子产品中逐步获得应用。在电采暖领域，石墨烯也逐步发挥了其材料优势，在电采暖发热体中逐步在取代传统碳晶发热体，形成石墨烯材料独特的技术优势。

但是现有电热画在使用石墨烯浆料作为原始导电材料制备发热体时，由于石墨烯浆料中含有大量的树脂材料，其耐温性普遍较差，因此发热体的长期高温稳定性(大于120℃)也会存在问题。特别是电热画内部，由于存在腔体和热阻(见图1)，发热体表面热量不能及时通过辐射进行转移，且在发热体背面(指向电热画背面一侧)，大量热量在反射膜和保温层的阻挡下，被隔离在发热体与保温层间的腔体内，从而更加推升了发热体的温度。

目前电热画在应用过程中，由于存在电热画发热体稳定性差的问题，具体体现在电热画随着使用时间的增加，功率逐渐下降，发热体电阻增大，导致电热画取暖效果逐渐变差，严重影响了电热画在采暖应用中的普及推广，限制了电热画的大规模应用。

近年来，为提升电热画在电采暖领域的产品竞争力，即提升电热画的取暖效果，电热画的核心发热体的温度也在逐步提升，同时在发热画的顶端和底端进行开孔，形成自然对流和红外辐射相结合的效果，这种对发热体的高温稳定性提出了更高的要求，为兼顾远红外效果，总体依然以碳系发热体为主流发展方向。

随着微纳米碳材料迅速发展，人工石墨导热膜和石墨烯导热膜是一类新型材料，基于其制造工艺中的高温热处理过程，非常符合发热体对发热材料的要求。然而，商用人工石墨导热膜和石墨烯导热膜，都存在方阻过小(方阻1ohm/sq)、模切过程易损坏的问题。方阻过小，导致发热体只能设计成U形串联结构，可靠性变差。模切过程易损坏，导致发热体容易产生裂纹等难以检出的缺陷，会严重影响产品后续热压良率，造成使用中的安全隐患。

针对以上问题，本发明通过引入石墨烯-碳纳米管杂化石墨化薄膜作为发热体材料，解决上述问题。石墨烯-碳纳米管杂化石墨化薄膜是在超过500℃下经过热还原工艺形成，因此具有绝佳的耐热性和稳定性，作为纯碳发热体，可以有效提升远红外发射效率，其远红外发射特性也更符合人体理疗的需求。

发明内容