[發明專利]高導電超薄二維碳復合材料面發熱體及其應用

在審

• 申請號: 201610447191.5
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN107525123A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 陳新江
• 申請（專利權）人: 蘇州漢納材料科技有限公司
• 主分類號: F24D13/00
• 分類號: F24D13/00;H05B3/14;H05B3/34
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本發明涉及一種二維碳復合材料，尤其涉及一種高導電高強度的超薄二維碳復合材料面發熱體及其在低電壓面加熱領域的應用。

背景技術

目前碳材料面加熱體主要應用于民用取暖領域。相比傳統的水暖等取暖技術，其優點是舒適環保、高效節能、不需要維護、可各房間獨立使用、壽命長。類似的電暖技術還有使用發熱電纜為發熱體。但發熱電纜以金屬絲為發熱元件，其最大的缺點在于加熱的均一性不高，同時金屬絲因電子的流動會產生電磁波，從而對長期處在該環境下的人體產生不良影響。碳材料發熱膜是面狀碳材料的發熱體，其發熱均勻，沒有電磁輻射。

然而，受制于這些碳材料本身性能及后續成膜加工工藝的影響，上述碳材料一般都具有較高的電阻，單位面積的功率較低，為了達到快速制暖的目的，現階段均采用高電壓(即通用的220V(中國)或110V(美日歐等))進行加熱，加熱功率一般為50～150W/m²，一旦遇水或者其他破壞性力量導致絕緣層破損，就會導致觸電事故，故存在很大安全隱患。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種高導電超薄二維碳復合材料面發熱體及其應用，以克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種高導電超薄二維碳復合材料面發熱體，其包括：

碳復合材料層，包括由sp²雜化結構碳材料組成的二維膜狀材料，所述二維膜狀材料的表面電阻為0.01Ω/sq～10Ω/sq，且在驅動電壓≤60V時的功率密度為50～3000W/m²；

以及，設置于所述碳復合材料層相背對的兩側的耐熱絕緣層。

進一步的，所述二維膜狀材料在驅動電壓≤6V、12V、24V、36V或42V時的功率密度為50～3000W/m²。

較為優選的，所述面發熱體的厚度為1μm～2mm。

本發明實施例還提供了前述任一種高導電超薄二維碳復合材料面發熱體于低電壓面加熱領域中的應用。

例如，本發明的一些實施例提供了如前所述的任一種高導電超薄二維碳復合材料面發熱體于制備地暖結構、墻暖結構或電熱家居用品中的用途。

與現有技術相比，本發明的優點包括：

1.本發明提供的高導電超薄二維碳復合材料面發熱體具有柔性、高強度、超薄、高穩定性等特點，同時具有優異的阻燃性，熱轉換效率達95％以上，尤其是在99％以上，節約能源，無電磁輻射，安全環保，并可在低電壓，尤其是安全電壓以下(例如6V、12V、24V、36V、42V)功率可達50～3000W/m²，且不需電路保護模塊，經濟安全實用，不存在安全隱患；

2.本發明提供的高導電超薄二維碳復合材料面發熱體，其表面電阻僅為0.01Ω/sq～10Ω/sq，由于電阻極小，不需要額外電極進行電連接，僅需將不同面發熱體進行物理搭接即可，使用方便；

3.本發明提供的高導電超薄二維碳復合材料面發熱體，可以作為直接面加熱源在低壓電加熱領域應用，例如在制備地暖設備、電熱地毯、電熱床墊或者踢腳線中的應用。

附圖說明

圖1a-圖1b為本發明一典型實施例中一種高導電超薄二維碳復合材料面發熱體的照片與結構示意圖；

圖2a為本發明一典型實施例中一種基于高導電超薄二維碳復合材料面發熱體的低壓電加熱結構的示意圖；

圖2b為本發明典型實施例中另一種基于高導電超薄二維碳復合材料面發熱體的低壓電加熱結構的示意圖。

具體實施方式

鑒于現有技術中的不足，本案發明人經長期研究和大量實踐，得以提出本發明的技術方案，如下將對該技術方案、其實施過程及原理等作進一步的解釋說明。

本發明實施例提供的一種高導電超薄二維碳復合材料面發熱體包括：

碳復合材料層，包括由sp²雜化結構碳材料組成的二維膜狀材料，所述二維膜狀材料的表面電阻為0.01Ω/sq～10Ω/sq，且在驅動電壓≤60V時的功率密度為50～3000W/m²；

以及，設置于所述碳復合材料層相背對的兩側的耐熱絕緣層。

較為優選的，所述面發熱體的厚度為1μm～2mm。