一种低电压透明电热膜及其制备工艺、高温电热片及其制备工艺的制作方法_3

文档序号:9755655阅读:来源:国知局
20V电压下,通电9-15min内即可达到稳定,稳定后的温度可达400°C以上。
[0156](3)使用寿命长。本发明高温加热片不同于现有的金属丝或合金加热箔,在220V电压下,长时间工作容易老化或短路,采用石墨烯、碳纳米管膜等碳纳米材料作为电热转换的加热层,克服了这种长时间通电加热造成的材料老化问题,同时电极、加热层和覆盖层的结合设计,形成了牢固的一体,不仅热能易于释放,电极也不易被高电压烧毁,提高了高温电热膜的使用寿命,可达到220V电压下连续工作30000多小时以上保持高效发热,间断性通电,可实现100000次以上,性能不受影响。
【附图说明】
[0157]附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0158]图1是【背景技术】中透明加热膜电极设置图;
[0159]图2是本发明实施例1的电热膜的电极分布图;
[0160]图3是本发明一个优选实施例的剖面图;
[0161]图4是本发明实施例2的电热膜的电极分布图;
[0162]图5是本发明实施例3的电热膜的电极分布图;
[0163]图6是本发明实施例4的电热膜的电极分布图;
[0164]图7是本发明实施例1的电热膜(非优选方案)红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0165]图8是本发明实施例1的电热膜(优选方案)红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0166]图9是本发明实施例1的电热膜(优选方案)直线温度分布图,横作标是电热膜从左到右的位置表示,纵作标是温度;
[0167]图10是本发明实施例2的电热膜(非优选方案)红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0168]图11是本发明实施例2的电热膜(优选方案)红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0169]图12是本发明实施例2的电热膜(优选方案)直线温度分布图,横作标是电热膜从左到右的位置表示,纵作标是温度;
[0170]图13是本发明实施例3的电热膜直线温度分布图;
[0171]图14是本发明实施例4的电热膜直线温度分布图;
[0172]图15是本发明实施例5的电热膜直线温度分布图;
[0173]图16是本发明实施例6的电热膜直线温度分布图;
[0174]图17是本发明实施例7的电热膜直线温度分布图;
[0175]图18是本发明实施例8的电热膜直线温度分布图;
[0176]图19是本发明实施例9的电热膜直线温度分布图;
[0177]图20是本发明实施例10的电热膜直线温度分布图;
[0178]图21是本发明实施例11的电热膜直线温度分布图;
[0179]图22是本发明实施例14的高温电热片红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0180]图23是本发明实施例15的高温电热片红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0181]图24是本发明实施例16的高温电热片红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0182]图25是本发明实施例17的高温电热片红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0183]图26是本发明实施例18的高温电热片红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0184]图27是本发明实施例19的高温电热片红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0185]图28是本发明实施例20的高温电热片红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0186]图29是本发明实施例21的高温电热片红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0187]图30是本发明实施例22的高温电热片红外热像仪拍摄的温度分布照片;
[0188]图中,I—透明导电层(在实施例14-30的高温电热片中为加热层),2—电极,21—汇流条,22-内电极,3—透明基材(在实施例14-30的高温电热片中为基材,其也可以为不透明材料),4一透明覆盖层(在实施例14-30高温电热片中为覆盖层,其也可以为不透明材料)。
【具体实施方式】
:
[0189]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
[0190]在以下实施例中,虽然数值均同时满足三个公式,但对于粗汇流条细内电极的图案电极来说,只要参数满足至少任何一个公式均能实现本发明的发明目的,解决本发明要解决的技术问题。实施例中只是给出了同时满足三个公式的实施方式,但不会对本发明技术方案构成任何限制。
[0191]以下实施例中涉及到材料的电阻率都是本领域公知的,比如,铜的电阻率为1.75ΧΙΟ—8Ω.m,银浆的电阻率为8X10—8Ω.m,石墨烯(单层)1 X 10—8Ω.m。
[0192]实施例1:
[0193]参见图2、3所示,单层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜,电极采用银浆印刷。
[0194]制备工艺如下:
[0195]1、在面积150mm X 150mm厚度125μηι的PET(透明基材)上转移一层石墨稀,石墨稀已经过掺杂,方阻为250 Ω /□;
[0196]2、使用丝网印刷设备在转移好的石墨烯上印刷银浆电极图案,图案形状如图2所示,内电极间距为6mm,宽1mm,银楽厚度25μηι;
[0197]3、将印刷好的电极图案置于烘箱中烘烤,使银浆固化,烘烤温度为130°C,时间为40mino
[0198]初始温度为室温(22°C),此种情况下,将引线分别连接5V电源的正负极,经测试,60秒即可达到稳定状态,图7所示为使用红外热像仪拍摄的温度分布照片,此时电热膜的平均温度可达77.5°(3左右,(室温为22°0。符合公式了 =诎2/(121?+丨(1( = 200)。
[0199]测试结果显示,使用我们发明的电极设计方案,使用3.7V电压供电时加热膜的平均加热功率为1500w/m2左右,而电压为3.7V时使用传统的无内电极的电热膜平均加热功率为5.4w/V左右,要达到与我们新设计的电热膜相同的加热效果使用电压需提高至612V左右,这已经远远超过了人体安全电压。
[0200]优选地,进一步进行以下步骤:
[0201 ] 4、将面积150mm X 150mm厚度50μπι的OCA胶与相同面积的PET贴合在一起;
[0202]5、使用激光切割设备在贴合好的PET/0CA开方形孔,孔大小为5mmX5mm,开孔的位置要保证该PET/0CA与电极图案贴合后,汇流条末端露出5mm X 5mm的电极;
[0203]6、对好位后将PET/0CA与电极图案贴合;
[0204]7、在小孔露出的电极出制作引线;
[0205]此种情况下,测得电热膜电阻为2.7Ω,将引线分别连接5V电源的正负极,经测试,60秒即可达到稳定状态,图8所示为使用红外热像仪拍摄的温度分布照片,图9所示为直线温度分布图,此时电热膜的平均温度可达66°C左右(室温为22°C),符合公式T = kU2/d2R+t(k=158)若电压为3.7V稳定后平均温度为42°C,若电压为7.4V稳定后平均温度为103°C,符合公式 T = kU2/d2R+t(k=133)。
[0206]测试结果显示,使用我们发明的电极设计方案,使用3.7V电压供电时加热膜的平均加热功率为1300w/m2左右,而电压为3.7V时使用传统的无内电极的电热膜平均加热功率为5w/m2左右,要达到与我们新设计的电热膜相同的加热效果使用电压需提高至60V左右,这已经远远超过了人体安全电压。
[0207]最终得到的透明电热膜的结构是:由透明导电层(单层石墨烯)1和电极2紧密贴合形成本发明的核心,电极2由汇流条21和内电极22构成,形成叉指电极,内电极间距为6mm,宽Imm,银浆厚度25μπι。透明基材3和覆盖层4将透明导电层和电极夹在中间,起承托固定保护作用。
[0208]实施例2:
[0209]本实施例采用两层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜,电极采用银浆印刷。
[0210]1、在面积120mm X 120mm厚度125μηι的PET(透明基材)上转移两层石墨稀,石墨稀已经过掺杂,方阻为120 Ω / □;
[0211]2、使用丝网印刷设备在转移好的石墨烯上印刷银浆电极图案,图案形状如图4所不,汇流条外圆直径96mm,最长内电极为73mm,内电极间距为6mm,共产生17个间隔,宽1mm,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130mm,银楽厚度 25μηι;
[0212]3、将印刷好的电极图案置于烘箱中烘烤,使银浆固化,烘烤温度为130°C,时间为40mino
[0213]此种情况下,将引线分别连接5V电源的正负极,经测试,60S即可达到稳定状态,图10所示为使用红外热像仪拍摄的温度分布照片,此时电热膜的平均温度可达137.7°C左右(初始温度为室温22°C),符合公式T = kU2/d2R+t(K = 200)。
[0214]测试结果显示,使用我们发明的电极设计方案,使用3.7V电压供电时加热膜的平均加热功率为3168w/m2左右,而电压为3.7V时使用传统的无内电极的电热膜平均加热功率为11.4w/m2左右,要达到与我们新设计的电热膜相同的加热效果使用电压需提高至616.6V左右,这已经远远超过了人体安全电压。
[0215]优选地,进一步进行以下步骤:
[0216]4、将面积120mm X 120mm厚度50μπι的OCA胶与相同面积的PET贴合在一起;
[0217]5、使用激光切割设备在贴合好的PET/0CA开方形孔,孔大小为5mmX5mm,开孔的位置要保证该PET/0CA与电极图案贴合后,汇流条末端露出5mm X 5mm的电极;
[0218]6、对好位后将PET/0CA与电极图案贴合;
[0219]7、在小孔露出的电极出制作引线;
[0220]此种情况下,测得电热膜电阻为2Ω,将引线分别连接5V电源的正负极,经测试,40S钟即可达到稳定状态,参见图11、12所示,此时电热膜的平均温度可达90.9°C左右(室温为 22°C)。符合公式 T = kU2/d2R+t(k=119.1)
[0221]测试结果显示,使用我们发明的电极设计方案,使用3.7V电压供电时加热膜的平均加热功率为1300w/m2左右,而电压为3.7V时使用传统的无内电极的电热膜平均加热功率为5w/m2左右,要达到与我们新设计的电热膜相同的加热效果使用电压需提高至60V左右,这已经远远超过了人体安全电压。
[0222]经测试,汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差0.2%,内电极上最大电压差不超过0.004%。
[0223]最终得到的透明电热膜的结构基本同实施例1,区别在于透明导电层为双层石墨稀,且电极围成的形状如图4的圆形,汇流条外圆直径96mm,最长内电极为73mm,内电极间距为6mm,共产生17个间隔,宽Imm,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130臟,银浆厚度25μπι。
[0224]实施例3:
[0225]参见图5所示,单层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜,制备工艺如下:
[0226]1、将生长好石墨烯(石墨烯经过掺杂,方阻为250 Ω/口)的铜箔与大小为150mm X300mm厚度为125μπι的PET通过UV胶贴合在一起,铜箔大小为140mm X 280mm,厚度为25μπι ;
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