[實用新型]一種石墨納米片柔性加熱膜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820628617.1
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN208479970U
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 劉磊
• 申請（專利權(quán)）人: 華瑞墨石丹陽有限公司
• 主分類號: H05B3/34
• 分類號: H05B3/34;H05B3/03;H05B3/04;H05B3/14
• 代理公司: 北京安信方達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 陳丹;張奎燕

一種石墨納米片柔性加熱膜，所述石墨納米片柔性加熱膜包括：絕緣基材、石墨納米片加熱層、金屬電極和絕緣防水保護層，所述石墨納米片加熱層設置在所述絕緣基材上，所述金屬電極設置在所述石墨納米片加熱層上，所述絕緣防水保護層設置在所述石墨納米片加熱層的遠離所述絕緣基材的一側(cè)上。本申請的石墨納米片柔性加熱膜具有高導電、高導熱、結(jié)構(gòu)致密、柔韌性強、厚度極薄的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及但不限于一種柔性加熱膜，特別涉及但不限于一種石墨納米片柔性加熱膜。

背景技術(shù)

柔性加熱膜是一種可彎曲至一定程度、能折疊、通電后可發(fā)熱的膜狀器件，具有發(fā)熱效率高、散熱好、表面功率密度大、不易燒蝕等優(yōu)點，能夠廣泛應用于航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的柔性加熱材料主要采用金屬和導電碳材料，但金屬存在電熱轉(zhuǎn)換效率低、易氧化、柔韌性較低、需繞制加工等問題。相比而言，導電碳材料如石墨、碳黑、碳纖維和碳納米管等，這些材料耐氧化、耐酸堿，但也存在柔韌性差、加工困難、導電性較差等問題。

石墨烯也是一種導電碳材料，其是由碳原子以sp2雜化方式形成的六角蜂窩狀結(jié)構(gòu)的層狀材料。廣義上，石墨烯是指層數(shù)少于十層(厚度＜3.4nm)的石墨納米片層(Soft-lithographic processed soluble micropatterns of reduced graphene oxide forwafer-scale thin film transistors and gas sensors[J].Journal of MaterialsChemistry,2012,22(2):714-718.)。根據(jù)石墨烯的厚度不同可以將其分為單層石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯(3至10層)。石墨烯具有極優(yōu)異的力學、柔韌、導電、導熱、光學等特性。石墨烯的極優(yōu)異柔韌性使其可以耐受反復彎折和卷繞，并且由于其獨特的二維納米結(jié)構(gòu)，能夠組裝成納米厚度無縫隙的薄膜，實現(xiàn)均勻的面狀加熱。石墨烯能夠采用多種方法制備，包括氣相沉積法、氧化還原法、液相直接剝離法等。其中，氣相沉積法主要用于制備石墨烯薄膜，但制備成本較高。氧化還原法是采用強酸強堿方法處理石墨后獲得氧化石墨，然后通過剝離及還原獲得還原的氧化石墨烯，但該方法易破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)及性能。液相直接剝離法是通過物理法在液相環(huán)境下剝離石墨材料獲得產(chǎn)品，該方法得到的石墨烯具有良好的導電性，優(yōu)于氧化還原法得到的石墨烯，是理想的導電功能材料。但是，液相直接剝離法也存在部分難題：首先物理法剝離的效果并不理想，如超聲剝離法和球墨剝離法得到的產(chǎn)品中石墨烯比例較少，需采用高速離心除去未完全剝離的石墨和較厚的石墨納米片，離心及收集過程顯著提高了生產(chǎn)成本。

實用新型內(nèi)容

以下是對本文詳細描述的主題的概述。本概述并非是為了限制權(quán)利要求的保護范圍。

石墨納米片(graphite nanosheet)是指厚度為納米尺度的石墨薄片層，本申請的發(fā)明人通過大量實驗對比發(fā)現(xiàn)厚度小于100nm的石墨納米片同樣具有優(yōu)異的導電性能，并且可以采用液相直接剝離法直接制備得到，不需要離心分離和沉降分離步驟。石墨納米片包括石墨烯，還包括厚度在10-100nm的石墨薄片層，因此制備石墨納米片時無需像制備石墨烯那樣采用高速離心除去未完全剝離的石墨和較厚的石墨納米片，短暫攪拌或超聲就能破碎團聚體，而且得到的產(chǎn)品同樣具有優(yōu)異的導電性能。因此，與石墨烯相比，石墨納米片的生產(chǎn)成本大幅下降。并且，石墨納米片的片層橫向尺寸較大，片層解聚也比較容易，界面電阻也較小，適合用作導電材料，提升電熱轉(zhuǎn)化效果。同時，本申請發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過液相直接剝離技術(shù)獲得的平均厚度小于30nm，平均橫向尺寸大于2μm的石墨納米片，能夠較好的兼顧納米片的生產(chǎn)成本和性能的關(guān)系，具有更優(yōu)異性能。

基于發(fā)現(xiàn)的石墨納米片的上述優(yōu)點，本申請的發(fā)明人提出了利用石墨納米片作為導電發(fā)熱材料制備柔性加熱膜的構(gòu)想，解決了采用石墨烯制備柔性加熱膜的成本高的問題，而且保證了柔性加熱膜的良好加熱效果和柔韌性。