[发明专利]石墨烯基电致红外发射加热装置

说明书

本公开提供一种石墨烯基电致红外发射加热装置，包括：壳体、石墨烯基发射源及双电极，石墨烯基发射源位于壳体围成的腔室内，石墨烯基发射源由基底和基底表面的石墨烯组成；双电极连接于石墨烯基发射源的两端，以对石墨烯基发射源施加电压进行红外发射并发热。该装置可将电能高效的转化为红外线，并拥有更高的电热转化效率。此外，该装置的发射源在较大的红外光谱范围内可调，满足个性化和定制化应用需求，尤其适用于对波长峰值范围要求较高的领域。

技术领域

本公开涉及辐射技术领域，具体涉及一种石墨烯基电致红外发射加热装置。

背景技术

用具有连续波长的红外发射源照射某一物质时，该物质的分子就吸收一部分光能转换为分子的振动能量与转动能量，宏观表现为被照射物质温度升高，这种能量传递不需要介质。

远红外线是一种波长范围在3μm～1000μm的电磁波，按照国际标准IEC60050-841的划分，真空中波长大于4μm的长波红外辐射为远红外辐射，2μm～4μm为中波红外辐射，真空中波长小于2μm的为近红外辐射。

红外发射加热技术以其热效率高、无环境污染、保证产品品质等诸多有点而得到人们的关注。由于这些优点，近几十年来，红外发射加热技术在涂料、塑料加工、汽车制造、食品加工、木材加工、制药、印刷、造纸、纺织印染、医疗卫生、机械制造、化工与电子等领域得到广泛应用，该技术用于干燥可使干燥效率从10％提高到60％～70％。

红外发射加热技术不需要传输介质，可以实现发射源光谱与被加热物体吸收光谱的共振，因此加热过程大大减少了能力损失，提高了热能利用率并减少了污染，其有如下特征：首先，发射源与被加热物质的关系，被加热物质获得的净热量与温度的4次方差成正比；其次，被加热物质获得的净热量与加热体的发射光谱和被加热物体的吸收光谱特征有关；再次，红外发射换热相互作用的方向性、距离和形状的关系特性，即角系数特性与系统黑度有关；最后，被加热物质获得的净热量与相互作用的换热面积有关。

传统的红外发射源有两种，一种是金属丝，由一种或多种金属合金构成，在较高的电压下，电子在电场的作用下运动时和原子或者分子发生碰撞，导致原子或者分子能力增加，宏观表现为温度升高。金属丝作为红外发射源，其发射出来的射线波长峰值较短，只有小部分能量分布在远红外区域，尤其是7μm～14μm范围内。因此，其有效辐射能量比不高，作为远红外加热用途效率不高，造成浪费。另一种传统红外发射加热材料是碳纤维，其是近年来发展迅速的一种新型发射源材料，但是碳纤维材料本身的电阻率较高，其电阻范围小且不均匀，所以相对辐射能谱有限，这些都大大局限了了碳材料发射源的应用。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种石墨烯基电致红外发射加热装置，以解决现有红外发射材料有效辐射能量比低、电-热转换效率低、相对辐射光谱范围小等问题。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本发明提供一种石墨烯基电致红外发射加热装置，包括：壳体、石墨烯基发射源及双电极；石墨烯基发射源位于壳体围成的腔室内，石墨烯基发射源由基底和基底表面的石墨烯组成；双电极连接于石墨烯基发射源的两端，以对石墨烯基发射源施加电压进行红外发射并发热。

根据本发明的一个实施方式，装置的红外发射波长为1μm～25μm。

根据本发明的一个实施方式，电压为直流电压3V～24V或交流电压220V～380V，所述双电极之间的距离为1mm～2000mm。

根据本发明的一个实施方式，发热后的温度达30℃～1000℃。