一种石墨烯高温发热管的制作方法

本实用新型涉发热元件技术领域，特别是涉及一种超低功耗石墨烯高温发热管。

背景技术：

石墨烯是由单碳原子层构成的二维晶体材料，其具有突出的导热性能(5000w/(mk))以及优异的电学性能(室温下电子迁移率可达2×105cm2/vs)，其杨氏模量达1100gpa，断裂强度达125gpa，被称为神奇的材料，是已知材料中最薄的；石墨烯优异的导电导热性能远远超过金属，其具有良好的机械性能和较低的密度，同时石墨烯具有耐高温耐腐蚀的优点。

电阻加热单元常用在电热系统中，一般采用金属箔、薄膜涂层、镍丝、金属网等材料，使用最多的加热元件为镍铬合金，然而，镍铬合金的密度大，使用时厚度有数毫米；并且存在电阻率低，电热转化效率低，加热速率小，加热元件没有自动恒温及功率补偿功能，电热系统结构复杂，热惯性大等不足之处；另外一种常用的铁铬铝是铁素体合金，存在常温脆性、475℃脆性和1000℃以上的高温脆性，由于高温脆性导致的高温强度低最终导致电热元件使用寿命短，并且该合金的可焊性很差，导致修复困难。因此，急需开发超高温、超低工耗、寿命长、升温快速的发热元件。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种超低功耗石墨烯超高温发热管及其加工方法，该发热管加热温度可达300度甚至400度以上，具有高热转换效率、超低功耗、高稳定性等优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种超低功耗石墨烯高温发热管，该发热管包括石英管4、金属丝3、支撑环2以及密实填充于石英管4内部的石墨烯发热芯1，所述石墨烯发热芯1的两端通过支撑环2与金属丝3相连接，所述发热管两端的金属丝3均引出于石英管4外，用于与外部电路相连接。

优选的，还包括石英玻珠5，所述石英玻珠5设置于所述石英管4的两端将所述石英管4密封。

优选的，所述金属丝3从所述石英玻珠5内穿过。

优选的，该发热管为长条管形状、环形、往复s形或螺旋形。

优选的，所述金属丝3为钼丝。

优选的，所述石墨烯发热芯1由石墨烯发热料填充压实于石英管4内形成。

优选的，所述石墨烯发热料为石墨烯与绝缘粒子混合物。

优选地，该发热管在石英管4中采用石英玻珠5进行端部封装，将石英玻珠5放置于石英管4前后端再用氢氧焰烧至熔融状态进行封合。

与现有技术相比，本实用新型所能够达到的有益效果是：

(1)本实用新型的超低功耗石墨烯高温发热管具有良好的发热性能，消耗功率低、加热时间短、超高温的发热温度、使用寿命长等优点，实际使用时，只需要传统发热管20％耗电功率，几乎能应用于所有耗能的供暖家电，低耗能省电特性能让人们在寒冷的冬天都用的起、不在因为节省电费而舍不得使用供暖家电；

(2)本实用新型的发热管发热后具有远红外线光谱、远红外线与人体的分子能够产生共振，促进微血管扩张、使血液循环顺畅，促进新陈代谢，进而增强身体免疫力，可应用于家庭取暖、医疗设备、工业加热等领域，造就绿色无害的环境。

附图说明

图1为本实用新型中石墨烯高温发热管的结构示意图；

图2为本实用新型中石墨烯高温发热管的结构分解示意图；

图3为本实用新型中石墨烯高温发热管的结构详细拆解示意图；

其中，1、石墨烯发热芯；2、支撑环；3、金属丝；4、石英管；5、石英玻珠。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，本实用新型提供一种低功耗石墨烯高温发热管，该发热管主要由支撑环2、金属丝3、石英管4、石英玻珠5以及密实填充于石英管4内部的石墨烯发热芯1组成，所述石墨烯发热芯1的两端通过支撑环2与金属丝3相连接，所述发热管两端的金属丝3均引出于石英管4外，用于与外部电路相连接。

所述石英玻珠5设置于所述石英管4的两端将所述石英管4密封。所述金属丝3从所述石英玻珠5内穿过。

所述石墨烯发热芯1由石墨烯发热料填充压实于石英管4内形成。所述石墨烯发热料为石墨烯与绝缘粒子混合物，所述绝缘粒子材料选自高岭土、云母粉、二氧化矽、硅素、二氧化镁或二氧化钛。

在本实施例中，所述发热管是长条管形状。当然也可以根据实际需要，将石英管设置为为长条管形、环形、往复s形或螺旋形，从而使发热管呈现相应的形状。所述金属丝为钼丝。

该发热管的加工主要包括以下步骤：a.调料，b.封口，c.填充，d.封装，e.检测；

该发热管加工方法包括以下步骤：

a.调料：将石墨烯、绝缘粒子烘干处理，然后过筛、按比例混合搅拌均匀、添加溶剂搅拌后烘干，将混合粉末再次过筛，然后进行烘干备用；

b.封口：准备指定长度的清洁干燥的石英管，利用石英玻珠对石英管一端进行封口，其中石英玻珠上包括一用于插装金属引线的内孔；

c.填充：利用填充机将步骤a中得到的备用石墨烯与绝缘粒子混合物填充入石英管中，并对填充入混合粉末的石英管进行烘烤；

d.封装：将步骤c得到的石英管放至玻珠填装机做末端封口，将金属引线插进石英玻珠内部，金属引线贯穿石英玻珠，一端与混合粉末结合，另一端在石英管外侧作为电极引入点；

e.检测；对发热管进行检测，筛分合格品与不合格品。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种石墨烯高温发热管，其特征在于：该发热管包括石英管(4)、金属丝(3)、支撑环(2)以及密实填充于石英管(4)内部的石墨烯发热芯(1)，所述石墨烯发热芯(1)的两端通过支撑环(2)与金属丝(3)相连接，所述发热管两端的金属丝(3)均引出于石英管(4)外，用于与外部电路相连接；所述石墨烯发热芯(1)由石墨烯发热料填充压实于石英管(4)内形成；还包括石英玻珠(5)，所述石英玻珠(5)设置于所述石英管(4)的两端将所述石英管(4)密封。

2.根据权利要求1所述的石墨烯高温发热管，其特征在于：所述金属丝(3)从所述石英玻珠(5)内穿过。

3.根据权利要求1所述的石墨烯高温发热管，其特征在于：该发热管为长条管形、环形、往复s形或螺旋形。

4.根据权利要求1所述的石墨烯高温发热管，其特征在于：所述金属丝(3)为钼丝。

5.根据权利要求1所述的石墨烯高温发热管，其特征在于：所述石墨烯发热料为石墨烯与绝缘粒子混合物。

技术总结
本实用新型公开了一种石墨烯高温发热管，包括石英管、金属丝、支撑环以及密实填充于石英管内部的石墨烯发热芯，所述石墨烯发热芯的两端通过支撑环与金属丝相连接，所述发热管两端的金属丝均露出石英管外，用于与外部电路相连接。本实用新型提供的石墨烯超高温发热管具有高热转换效率、超低功耗、高稳定性等优点，具有极大的市场效益和社会价值。

技术研发人员：陈建波;王世昌;刘安辉;苏芃因;林柏侨;黄坚;单*;肖洪强;徐磊
受保护的技术使用者：陈建波
技术研发日：2019.12.27
技术公布日：2020.12.01