[發明專利]石墨烯立體曲面發熱體及其制備方法

有效

• 申請號: 202110893380.6
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113560144B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 李磊;潘卓成;潘智軍;譚化兵
• 申請（專利權）人: 德州宇航派蒙石墨烯科技有限責任公司
• 主分類號: B05D1/02
• 分類號: B05D1/02;B05D5/00;C09D11/52;C09D11/102;C09D11/107;C09D11/03;B41M1/12;B41M5/00;B41M5/03;B41M5/025;A61F7/00;A61N5/06
• 代理公司: 北京世衡知識產權代理事務所(普通合伙) 11686
• 代理人: 張超艷

本發明提供石墨烯立體曲面發熱體的制備方法，包括：制備水溶性基膜；制備石墨烯導電油墨；制備石墨烯導電層；水解水溶性基膜：通電加熱使水溶性基膜水解，直至石墨烯導電層和電極層浮于水面上；活化石墨烯導電層：用活化劑在石墨烯導電層表面均勻地噴涂，使石墨烯導電層溶解并活化成油墨狀態；轉移石墨烯導電層和電極層到立體曲面基材：石墨烯導電層和電極層轉移到立體曲面基材表面；制備石墨烯立體曲面發熱體：將立體曲面基材取出水面烘干后，向立體曲面基材表面的石墨烯導電層噴涂絕緣層材料，烘干。本發明還提供石墨烯立體曲面發熱體。本發明能夠制備石墨烯立體曲面發熱體。

技術領域

本發明屬于加熱裝置技術領域，具體涉及石墨烯立體曲面發熱體及其制備方法。

背景技術

石墨烯具有完美的二維晶體結構，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度為一個原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結合方式為sp²雜化，這些σ鍵使石墨烯具有極其優異的力學性能和結構剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍，甚至超過鉆石。在石墨烯中，每個碳原子都有一個未成鍵的p電子，這些p電子可以在晶體中自由移動，且運動速度高達光速的1/300，使石墨烯具有良好的導電性。

目前，中國石墨烯產業化的應用方向越來越多，其中，以石墨烯在加熱領域的應用市場最為火熱。石墨烯在加熱領域的應用方向主要包括各種可穿戴式加熱理療護具產品(如護腰、眼罩、護膝、護肘等)和采暖產品(如地暖、墻暖、取暖器等)。石墨烯加熱產品的核心部件是內部的石墨烯發熱體，石墨烯發熱體因為石墨烯本身各種優異的特性，從而具有發熱速率快、發熱均勻、安全可靠性高、電熱輻射轉換效率高等優點，并且通電加熱時能釋放接近于人體的6～14μm遠紅外光波，具有一定的理療功能。

現有的石墨烯發熱體均是平面結構，生產工藝主要有兩種：一是采用石墨烯導電膜與平面薄膜基材(如PET薄膜、PI薄膜)通過熱壓機進行貼合熱壓，生產的石墨烯發熱體主要應用于可穿戴式加熱理療護具產品；二是采用涂布機在平面基材(如云母板、陶瓷板)上涂布石墨烯導電漿料，生產的石墨烯發熱體主要應用于采暖產品。

然而，平面結構的石墨烯發熱體也存在很大的缺陷：在可穿戴式加熱理療護具產品應用中，平面結構的石墨烯發熱體應用到護肘、護膝、護頸等產品中時，因為這些身體部位都不是平坦的表面，平面結構的石墨烯發熱體不能適應這種立體曲面的形狀，在用戶佩戴時不能貼合身體從而無法均勻熱敷；在采暖產品應用中，因為對采暖產品外觀的不同設計，有些采暖產品應用戶要求需要設計成立體曲面結構，如立體曲面結構的取暖器和加熱屏風，平面結構的石墨烯發熱體無法滿足這種設計要求。

現有的熱壓和涂布兩種工藝，只能生產平面結構的石墨烯發熱體，無法用于制備石墨烯立體曲面發熱體。

發明內容

針對現有技術存在問題中的一個或多個，本發明提供一種石墨烯立體曲面發熱體的制備方法，包括：

制備水溶性基膜；

制備石墨烯導電油墨；

制備石墨烯導電層：通過絲網版印刷將石墨烯導電油墨印刷于水溶性基膜上，將印刷有石墨烯導電油墨的水溶性基膜烘干，待石墨烯導電油墨完全固化干燥后，在水溶性基膜上形成石墨烯導電層；制備電極層：采用導電墨水在石墨烯導電層表面打印電極，干燥后形成電極層；

水解水溶性基膜：將印有石墨烯導電層和電極層的水溶性基膜平鋪于恒溫水槽的水面上，石墨烯導電層朝上，待水溶性基膜在水中延展后，對水槽中的水進行通電加熱使水溶性基膜水解，直至石墨烯導電層和電極層浮于水面上；

活化石墨烯導電層：待水溶性基膜完全水解后，用活化劑在石墨烯導電層表面均勻地噴涂，使石墨烯導電層溶解并活化成油墨狀態；

轉移石墨烯導電層和電極層到立體曲面基材：將立體曲面基材置于水槽中，利用水的壓力和油墨狀態下石墨烯導電層的束聚力，使得石墨烯導電層和電極層轉移到立體曲面基材表面；