极上最大电压差不超过4%。
[0190]实施例10:
[0191]本实施例基本同实施例3，不同之处在于，图案化设计采用附图6，透明导电层采用6层石墨烯(方阻为41.6 Ω / □)，电极为铜箔。内电极间距为10mm，宽1mm，共9条，共产生9个间隔，汇流条宽8mm，铜箔厚度25 μ m。
[0192]此种情况下，测得电热膜电阻为0.32Ω，将引线分别连接7.5V电源的正负极，经测试，30S即可达到稳定状态，参见图20，此时电热膜的平均温度可达86.3°C左右(室温为22°C )，符合公式 T = kU2/d2R+t (K = 47.6)。
[0193]经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差2.4%，内电极上最大电压差不超过0.3%。
[0194]实施例11:
[0195]本实施例基本同实施例1，不同之处在于，内电极和汇流条采用不同的材料。可以是透明导电材料作内电极，金属材料作汇流条；也可以是不同的金属材料分别作为内电极和汇流条；还可以是透明导电材料作汇流条，金属材料作内电极。本实施例优选金属铜箔或银浆作为汇流条的材料，至少5层的石墨烯作为内电极的材料。本实施例更优选以金属铂作为汇流条的材料和10层的石墨烯作为内电极的材料。单层石墨烯作为透明导电层的材料(方阻为250 Ω / □)。图案化设计参见附图2，石墨烯内电极间距为5mm，长108mm，宽Imm,共32条，汇流条宽8mm，厚度25 μ m。
[0196]此种情况下，测得电热膜电阻为1.9Ω，将引线分别连接12V电源的正负极，经测试，30S即可达到稳定状态，参见图21，此时电热膜的平均温度可达243°C左右(室温为22°C )，符合公式 T = kU2/d2R+t (K = 96)。
[0197]经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差1.5%，内电极上最大电压差不超过2.3%。
[0198]实施例12:
[0199]本实施例工艺同实施例1，不同之处在于电极的具体设计。
[0200]为了保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，本实施例在制作时，对内电极产生的间隔数n、内电极最长长度1，汇流条的宽度W、汇流条的厚度H进行测算后精确处理，使其符合上述公式(2)。
[0201]本实施例要求电极的设置为:内电极长108_，共产生15个间隔，汇流条宽8_，厚25 μπι。经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差0.2%。
[0202]将引线分别连接1.5V电源的正负极，经测试，75S钟即可达到稳定状态，此时电热膜的平均温度可达51°C左右(室温为22°C )。
[0203]实施例13:
[0204]本实施例工艺同实施例1，不同之处在于电极的具体设计。
[0205]为了保证内电极上最大电压差不超过10%，本实施例在制作时，对内电极产生的间隔数n、内电极最长长度1、内电极宽度W、内电极宽度h、汇流条上由第一根内电极起到最后一根内电极止的长度L进行测算后精确处理，使其符合上述公式(3)。
[0206]本实施例要求电极的设置为:内电极长108mm，共15根内电极，每根内电极的宽度均为1mm、厚25 μ m，共产生15个间隔，汇流条宽8mm，在汇流条上由第一根内电极起到最后一根内电极止的长度为99mm。经测试，内电极上最大电压差不超过0.05%。
[0207]将引线分别连接7.5V电源的正负极，经测试，60S钟即可达到稳定状态，此时电热膜的平均温度可达77.4°C左右(室温为22°C )。
[0208]以上实施例中的内电极均可制作成相互平行的波浪状或锯齿状等其它形状。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种低电压透明电热膜，包括透明基材、透明导电层、电极；透明导电层形成于透明基材的至少一侧；其特征在于:电极由汇流条和若干内电极构成，内电极由汇流条相向延伸形成叉指电极；电极位于透明导电层上且与透明导电层电接触。
2.根据权利要求1所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:电极由粗的汇流条和若干细的内电极构成，汇流条接电源的正极或负极，使得两相邻的内电极极性相反，通电时正极汇流条提供的电流由各正极内电极流入对应负极内电极最终全部汇入负极汇流条；优选地，汇流条一端接电源的正极或负极；进一步优选地，可以在透明导电层两面分别设置正、负两套电极，这两套电极的内电极错开一定距离，即正、负叉指电极分别置于透明导电层两侧，形成被透明导电层隔开的叉指电极，保证电流均匀通过透明导电层，这样可进一步保证加热的均匀性。
3.根据权利要求1或2所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:透明导电层的材料包含但不限于石墨烯、碳纳米管、ITO, FTO, AZO等；优选地，电极材料包含但不限于银、银浆、铜、铜楽、销、ΙΤ0、石墨烯等导电性能良好的材料；优选地，电极可由透明导电材料制成，其中，更优选的电极材料为石墨烯；最佳电极材料为铜箔；优选地，电极被形成于透明导电层上；优选地，电极位于石墨烯层上且与石墨烯层一体形成；优选地，电极可形成于透明基材与透明导电层之间；优选地，透明基材可为玻璃或聚合物，透明基材包含但不限于PET、PVC, PE、PC等薄膜；更优选地，聚合物可为:PET，PMMA, PVDF, PANI，或者其组合物；优选地，所述透明导电层为单层或多层石墨烯，最佳优选单层石墨烯。
4.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:优选地，石墨烯层可使用掺杂剂；更优选地，掺杂剂可为无机/有机掺杂剂；优选地，可在电极和石墨烯层上覆盖保护层；更优选地，保护层可采用柔性透明材料；优选地，透明覆盖层的材料包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜。
5.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:可将本发明的电极串联或并联；优选地，可将本发明的透明电热膜串联或并联。
6.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:所述内电极为直线形、波浪形或锯齿形，所述汇流条和内电极组成的图案形状根据电热膜的形状和应用需求，可呈直线形、曲线形，也可围成圆形、椭圆形或任意形状。
7.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:最终升温温度、起始温度、供电电压、两内电极间距和透明导电层的方块电阻符合如下公式: T = kU2/d2R+t(I) 其中: t 起始温度，单位为°〇； T一一电热膜升温所至最终升温温度，单位为。C ; U——供电电压，单位为V，U彡12V ； d--内电极间距，单位为cm ； R——透明导电层方块电阻，单位为Ω / □; k一一常数，取值范围为10-200，k取值范围根据电热膜与空气之间的传导系数会有不同，与电热膜与空气之间的传导系数成反比。
8.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:汇流条的设置应保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，满足如下公式⑵: n(n+l)lp i/WHR < 1/5(2) 其中: η——内电极使汇流条围成的面积内共产生了 η个间隔； P 1--汇流条材料电阻率，单位为Ω.m ; I——内电极每根长度，长度不等时按其中最长内电极计算，单位为m ； W一一汇流条宽度，单位为m; H--汇流条厚度，单位为m ； R——透明导电层方块电阻，单位为Ω/口。
9.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:同一内电极上最大电压差不超过10%，需满足如下公式(3): nl2 P 2/whLR < 1/5(3) 其中: η一一内电极产生了η个间隔； I——内电极每根长度，长度不等时按其中最长内电极计算，单位为m ； P 2--内电极材料电阻率，单位为Ω.m ; w--内电极宽度，单位为m ； h--内电极厚度，单位为m ； L——每根汇流条上由第一根内电极起到最后一根内电极止共产生的长度，单位为m ； R——透明导电层方块电阻，单位为Ω/口。
10.根据以上任一权利要求所述的低电压透明电热膜的制备工艺，其特征在于:包括如下步骤: 1)制备生长于金属箔衬底上的透明导电材料； 2)将透明基材与金属箔生长有透明导电材料的一面粘合在一起； 3)在金属箔面上通过光刻或印刷的方法制作掩膜，掩膜图案按要求设计； 4)将制作好掩膜的透明基材/透明导电层/金属箔置于刻蚀液中，刻蚀掉未被掩膜保护的金属； 5)去掉金属电极表面的掩膜，形成图案化电极， 或者，可以采用在透明导电层上直接印刷导电浆料或蒸镀导电材料的方法制作电极。
【专利摘要】本发明公开了一种低电压透明电热膜，包括透明基材、透明导电层、电极；透明导电层形成于透明基材的至少一侧；电极由汇流条和若干内电极构成，内电极由汇流条相向延伸形成叉指电极；电极位于透明导电层上且与透明导电层电接触。本发明通过汇流条和内电极的设置、减小两电极间的间距使得两电极间的透明导电层的电阻减小，从而可以使用低电压供电，正常可以采用日用的锂电池电压，即可达到迅速加热至90-180℃。可以在石墨烯两面设置两套电极，这两套电极的内电极错开一定距离，这样可进一步保证加热的均匀性，在同样的低电压下提高加热的温度。
【IPC分类】H05B3-84
【公开号】CN104869676
【申请号】CN201510203373
【发明人】冯冠平, 谭化兵, 刘海滨
【申请人】冯冠平, 无锡格菲电子薄膜科技有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月24日