[发明专利]基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片及温度控制系统

说明书

本发明属于电加热技术领域，具体涉及一种基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片及温度控制系统，该可调式宽温域加热片包括陶瓷基底、石墨烯膜、丝网电极和陶瓷封装膜；石墨烯膜设置在陶瓷基底的上侧；丝网电极共有两条，且并排设置在石墨烯膜的上侧；陶瓷封装膜用于将石墨烯膜和丝网电极封装在陶瓷基底上。本发明设计科学合理，可实现室温至1000度范围内宽温域加热，且利用石墨烯热辐射机制，加热速率快，再结合其加热温度主要由电压恒定控制，温度波动大，温度控制精度高，可满足大部分高精度加热设备的要求，市场前景广阔。

技术领域

本发明属于电加热技术领域，具体涉及一种基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片及温度控制系统。

背景技术

加热元件是各式加热设备的关键零部件，如烘箱、加热平台、取暖器等。目前加热元件多为金属电阻丝加热系统，根据不同加热温度，所需要的金属电阻丝材料不一致，且金属电阻丝加热慢，加热效果差，能耗大，且高温下实际温度波动大，温度控制精度低，这些问题的存在大大降低了加热设备使用性能，难以满足在一些高温且控制精度高的领域。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片及温度控制系统，该加热片的电压恒定控制，温度波动大，温度控制精度高，可满足大部分高精度加热设备的要求，市场前景广阔。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明提供一种基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片，包括：

陶瓷基底；

石墨烯膜，所述石墨烯膜设置在陶瓷基底的上侧；

丝网电极，所述丝网电极共有两条，且并排设置在石墨烯膜的上侧；

陶瓷封装膜，所述陶瓷封装膜用于将石墨烯膜和丝网电极封装在陶瓷基底上。

进一步地，上述基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片中，所述陶瓷基底的材质为α-氧化铝，其纯度≥99.9％。

进一步地，上述基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片中，所述石墨烯膜的原料由氧化石墨烯和低缺陷石墨烯组成，且氧化石墨烯的含量为3～7wt％，低缺陷石墨烯的含量为93～97wt％。

进一步地，上述基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片中，所述低缺陷石墨烯的片径大小为2～5μm，片厚为2.0nm，所述低缺陷石墨烯的拉曼光谱D峰与G峰的ID/IG比≤0.3。

进一步地，上述基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片中，所述石墨烯膜的加工工艺为：首先将氧化石墨烯和低缺陷石墨烯按配比混合后制成涂液，然后采用刮刀将涂液刮涂在陶瓷基底的表面，再于90～110℃下热干燥3～5h即可形成石墨烯膜。

进一步地，上述基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片中，所述丝网电极的组份为银铂浆料，通过印刷方式涂敷在石墨烯膜的表面。

进一步地，上述基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片中，所述陶瓷封装膜的原料由α-氧化铝、低熔点玻璃微珠、氧化锆组成，且低熔点玻璃微珠的含量为25～35wt％，氧化锆的含量为4～6wt％，余量为α-氧化铝。

进一步地，上述基于石墨烯膜的可调式宽温域加热片中，所述陶瓷封装膜的加工工艺为：首先按配比称取α-氧化铝、低熔点玻璃微珠、氧化锆、水、PVA和PVP，混合后制成涂液；水在涂液中的占比为35～45wt％，PVA在涂液中的占比为1～3wt％，PVP在涂液中的占比为2～4wt％；然后采用刮涂法涂敷在石墨烯膜和丝网电极的表面，再将整体置于90～110℃下干燥1～3h，而后在850～950℃下热处理0.5～1.5h，最后在1000～1200℃下热处理0.5～1.5h。