[發明專利]一種碳納米管石墨烯地暖磚

在審

• 申請號: 201710381221.1
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107101254A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 干金強
• 申請（專利權）人: 四川宏名新材料科技有限公司
• 主分類號: F24D13/02
• 分類號: F24D13/02;H05B3/14;E04F15/02;E04F15/18
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙)51223
• 代理人: 杜朗宇,茍銘

技術領域

本發明涉及地暖磚領域，特別是涉及一種碳納米管石墨烯地暖磚。

背景技術

建設資源節約型社會已成為我們當今時代的一個主題，人們對室內 熱環境的要求不斷提高，采暖方式的節能、環保以及舒適成為現代采暖 技術發展的一個基本趨向。地磚輻射散熱是最舒適的采暖方式，怎樣提高輻射散熱的效率成為一項亟待解決的普遍性技術難題。

石墨烯和碳納米管因其獨特的晶體結構而具有良好的電學、熱導率和機械強度性質，這被廣泛的應用于納米電子材料和器件中。目前關于石墨烯和碳納米管結合用于電暖磚的設計與制備中較少，現有的石墨烯地暖磚存在加熱速度慢，使用過程中電熱層功率逐漸變大，不能滿足人們對地暖磚節能要求等問題，由此可見，目前亟需一種新的地暖磚，以解決現有技術存在的問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：一種碳納米管石墨烯地暖磚，其特征在于，所述地暖磚包括電熱層，該電熱層的組成材料包括：碳納米管、石墨烯、碳酸銨、氯化鐵。

優選的，所述石墨烯為多層石墨烯。

優選的，所述碳納米管與石墨烯的摩爾比為5~9。

更優選的，所述碳納米管與石墨烯的摩爾比為7.6。

在摩爾比為7.6時，性能地暖磚性能較佳，其電導率低，升溫速度快，功率在長時間通電幾乎不發生變化。

優選的，所述電熱層由以下步驟制備而成，a.將石墨放入馬弗爐中制成膨化石墨;b. 修飾膨化石墨;c.將步驟b中的石墨置于化學氣相沉積爐中利用化學氣相沉積工藝在膨化石墨上沉積碳納米管，制得電熱層。

被修飾的膨化石墨在沉積碳納米管過程中,石墨片本身將會被進一步剝離,分解成石墨烯。由于天然石墨屬層狀結構,層與層之間結合力較弱,則易將一些原子和基團插入到石墨層間,形成石墨層間化合物而成為可膨化石墨。在高溫作用下,層間化合物分解生成大量氣體,體積膨脹數百倍。在化學氣相沉積過程中,則可在層間原位生成碳納米管,進一步將石墨層分開而制備出多層石墨烯,從而可在原位形成多層石墨烯/碳納米管電熱層。

優選的，所述步驟b.修飾膨化石墨具體過程為,將膨化石墨浸入到0.3~0.85碳酸銨水溶液中,再在攪拌條件下將含 0.15~0.52 mol/L 氯化鐵的水溶液逐滴滴入到含膨化石墨的上述溶體 中,攪拌靜置老化 3 h,過濾,烘干,650℃焙燒 45min,磨成細粉

優選的，將所述碳酸銨水溶液濃度為0.65mol/L。

當碳酸銨水溶液濃度為0.65mol/L形成的石墨烯為多層石墨烯片且呈透明狀。

優選的，將所述氯化鐵水溶液濃度為0.32mol/L。

在化學氣相沉積中 獲得的石墨烯片最薄。因為在鐵離子濃度低的 溶液中,滲入到石墨片層間的鐵原子量少,在石墨片 層間生長的碳納米管數量也少,撐開的石墨片數量也少,所以在復合粉料中厚的石墨片也多。 當修飾 液中鐵離子濃度高時,溶液中鐵離子團尺寸大,此時 鐵離子團只能滲入到大間隙的石墨片層之間,碳納米管只能在大間隙的石墨片層沉積,所以多層石墨烯的厚度也較厚;而當鐵離子濃度在0.32mol/L,鐵離子團 的尺寸也小,數量也不少,它們可以滲入到更小間距 的石墨片之間,所以當沉積碳納米管時,被撐開的石墨烯片數量較多,片層厚度最薄。

優選的，所述保溫層材料為發泡混凝土。

采用發泡混凝土作為建筑物墻體及屋面材料，具有良好的節能效果，與在本發明中的發熱層相互配合，使地暖磚溫度上升快。

優選的，地暖磚的背面依次設有電熱層、保溫層所述電熱層和保溫層的周邊設有封閉層，與所述瓷磚背面相接，所述保溫層及封閉層下面設有噴砂層，

本發明的有益效果是：

1)高效節能，碳納米管石墨烯制作的電熱層導電發熱時是直接把電能轉換為熱能而不會產生光能與機械能，幾乎沒有自身熱損失，熱效率高達 98%以上，其中大部分以輻射方式傳遞，且為面狀發熱，發熱速度快且均勻。通電三分鐘左右，電熱層表面溫度即可達到設計溫度。

2）超薄、節省空間、易于加工，獨特的加工工藝使發熱板的厚度可以達到 0.32～1.4mm ，電熱層（元件）可以粘貼、槽插、螺釘緊固在地暖磚中，不占用空間，此外，產品加工過程簡單，方便。

3）安全耐用，電熱層采用的發熱體為非金屬材料，表面采用高強度絕緣材料經高溫高壓復合而成，在長期通電運行下，具有耐腐蝕、祛濕防潮，功率幾乎不發生變化的性能。