石墨烯远红外发热壁画转让专利
申请号 : CN201911401475.0
文献号 : CN111076263B
文献日 : 2021-07-23
发明人 : 戴明
申请人 : 戴明
摘要 :
权利要求 :
1.一种石墨烯远红外发热壁画,其特征在于,包括图画层(8)以及由底板和设于所述底板前面四周边缘的边条框构成的底框(9),所述底框(9)的边条框的前缘与所述图画层(8)粘接成一体,所述底框(9)内设有电热层(1);所述底框(9)的边条框上设有一容置腔(90),所述容置腔(90)内设有微控制器(91),所述微控制器(91)连接有控制所述电热层(1)开关的开关电路(93);所述底框(9)侧边前端还设有红外线探测器(7)、温度检测器(6)和指示灯(92),所述红外线探测器(7)、温度检测器(6)、指示灯(92)均与所述微控制器(91)相连接;
所述微控制器(91)还连接有无线通信单元(94);
所述电热层(1)由多个电热单元前后拼接而成,所述电热单元由下至上包括第一绝缘层(11);
反射层(12),位于所述第一绝缘层(11)上表面;
导电发热层(13),包括设于所述反射层(12)上的发热元件(130)和设于所述发热元件(130)上方的散热件;所述发热元件(130)由石墨烯粉末、双酚A型环氧树脂、羟烷基酰胺、乙醇水溶液制备的混合溶液涂覆而成,所述散热件为均匀铺设于所述发热元件(130)表面的第一石墨烯齿条层(134);
覆盖于所述导电发热层(13)上方的覆盖层(14),包括上层的导热绝缘层(140)以及均匀铺设于所述导热绝缘层(140)底面的第二石墨烯齿条层(141);所述覆盖层(14)至少有一部分的伸出部(142)未覆盖于所述导电发热层(13)上,使得所述导电发热层(13)至少有一部分的裸露部(135)上表面未被覆盖;
第二绝缘层(15),位于所述覆盖层(14)的上表面;
所述第一绝缘层(11)下表面的一侧设有下预贴膜(17),所述第二绝缘层(15)上表面的一侧设有上预贴膜(16)。
2.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热壁画,其特征在于,所述底框(9)底板和所述电热层(1)之间设有隔热泡沫层(5),所述底框(9)的边条框的侧边分布有出风口(96);所述图画层(8)的背面粘接有纤维隔层(4),所述图画层(8)和纤维隔层(4)粘接后的厚度为0.5‑
2mm;所述纤维隔层(4)为通过钢针均匀插植有导热纤维的聚酯纤维布料层。
3.如权利要求2所述的石墨烯远红外发热壁画,其特征在于,所述导热纤维为石墨烯纤维,所述导热纤维插植面积占所述聚酯纤维布料层面积的45‑60%。
4.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热壁画,其特征在于,所述发热元件由下述重量份数的原料制成:石墨烯粉末30‑50份、乙醇水溶液40‑85份、双酚A型环氧树脂10‑30份、羟烷基酰胺3‑8份;所述发热元件的制备方法为:称取所述重量份的石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1‑5小时后,加入羟烷基酰胺充分混合,再加入5倍重量的蒸馏水,50‑60kHz功率超声处理10min,混合均匀得到混悬液,减压浓缩至混悬液的体积缩小至原始体积的30‑55%;再加入双酚A型环氧树脂至混悬液中,40‑50kHz功率超声处理15min;混合均匀,即得;
所述第一石墨烯齿条层(134)和第二石墨烯齿条层(141)由重量配比为1:1‑2.5的纳米尺寸石墨烯碎片与溶剂混合制成的溶液点涂而成;所述溶剂包括重量份数为10‑20份的二甲基甲酰胺溶剂和0.5‑2份的氨基乙基哌嗪混合而成;所述第一石墨烯齿条层(134)的齿条和第二石墨烯齿条层(141)的齿条的直径均为10‑45μm,厚度均为100‑400μm。
5.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热壁画,其特征在于,所述导热绝缘层由下述重量份数的原料制成:电气石粉末20‑40份、石墨烯粉末20‑45份、乙醇水溶液50‑95份、双酚A型环氧树脂18‑32份以及氮化铝粉10‑30份;所述导热绝缘层的制备方法为:所述重量份的石墨烯粉末经过乙醇水溶液浸泡1‑5小时后,加入电气石粉末和氮化铝粉,加入5倍重量的蒸馏水,50‑60kHz功率超声处理10min,混合均匀得到混悬液,减压浓缩至混悬液的体积缩小至原始体积的35‑60%;再加入双酚A型环氧树脂至混悬液中,40‑50kHz功率超声处理
20min;混合均匀,即得导热绝缘层材料。
6.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热壁画,其特征在于,所述导电发热层(13)还包括有导通层(136),所述导通层(136)设于所述发热元件(130)的下表面、对应所述伸出部(142)的侧面和对应所述裸露部(135)的侧面;所述导通层(136)的厚度为0.5‑2mm。
7.如权利要求6所述的石墨烯远红外发热壁画,其特征在于,所述导通层(136)采用下述重量份数的原料混合而成:导电银浆30‑40份、碳化硅粉25‑35份、γ―氨丙基三乙氧基硅烷12‑25份和氨基乙基哌嗪1‑3份;所述导通层(136)的制备方法为:将碳化硅粉、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、氨基乙基哌嗪放入搅拌装置进行混合,混合后放置研磨机中研磨,直至原料细度大小为1‑10μm;将导电银浆加入研磨好的物料中,进一步研磨混合至原料细度大小为20μm以下,即得所述导通层溶液。
8.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热壁画,其特征在于,对应所述伸出部(142)侧的所述第一绝缘层(11)向外延伸设有与伸出部(142)相对应的第一延伸绝缘部(110);对应所述裸露部(135)侧的所述第二绝缘层(15)向外延伸设有与裸露部(135)相对应的第二延伸绝缘部(150);
所述下预贴膜(17)设于所述第一绝缘层(11)的第一延伸绝缘部(110)下表面的一侧,所述上预贴膜(16)设于同侧的所述第二绝缘层(15)的上表面。
9.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热壁画,其特征在于,所述上预贴膜(16)和下预贴膜(17)为可撕式胶贴或热熔胶膜;所述第一绝缘层(11)和第二绝缘层(15)采用有机聚合物材料制成;所述反射层(12)为纳米银粒子纤维膜,所述纳米银粒子纤维膜采用纤维状纳米银、三甲氧基丙基硅烷、磷化氢以及醇盐化合物经过水解、缩聚反应后得到。
说明书 :
石墨烯远红外发热壁画
技术领域
背景技术
辐射的形式送入空间,其综合效果优于传统的对流供暖方式。石墨烯具有非常好的热传导
性能,导热系数高达5300W/mK,是目前为止导热系数最高的碳材料,目前已有采用石墨烯制
备的发热地板或墙板。但是目前利用石墨烯发热芯片的地板或其他发热产品所面临的问题
是散热效果不理想,无法使所加热的空间快速升温,功能性差。另一方面,现有的供暖设备
大多从地面的地板地砖进行改进,即从底部开始升温,在上部空间的升温时间长、效率低,
影响人体的体验。
发明内容
壁画散热效果好,电热装置铺设拼接操作简单,可自由调整且安全性高。
的前缘与所述图画层粘接成一体,所述底框内设有电热层;所述底框的边条框上设有一容
置腔,所述容置腔内设有微控制器,所述微控制器连接有控制所述电热层开关的开关电路;
所述底框侧边前端还设有红外线探测器、温度检测器和指示灯,所述红外线探测器、温度检
测器、指示灯均与所述微控制器相连接;所述微控制器还连接有无线通信单元。
厚度为0.5‑2mm;所述纤维隔层为通过钢针均匀插植有导热纤维的聚酯纤维布料层。
液涂覆而成,所述散热件为均匀铺设于所述发热元件表面的第一石墨烯齿条层;
导电发热层上,使得所述导电发热层至少有一部分的裸露部上表面未被覆盖;
为:称取所述重量份的石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1‑5小时后,加入羟烷基酰胺充分混
合,再加入5倍重量的蒸馏水,50‑60kHz功率超声处理10min,混合均匀得到混悬液,减压浓
缩至混悬液的体积缩小至原始体积的30‑55%;再加入双酚A型环氧树脂至混悬液中,40‑
50kHz功率超声处理15min;混合均匀,即得;
酰胺溶剂和0.5‑2份的氨基乙基哌嗪混合而成;所述第一石墨烯齿条层的齿条和第二石墨
烯齿条层的齿条的直径均为10‑45μm,厚度均为100‑400μm。
所述导热绝缘层的制备方法为:所述重量份的石墨烯粉末经过乙醇水溶液浸泡1‑5小时后,
加入电气石粉末和氮化铝粉,加入5倍重量的蒸馏水,50‑60kHz功率超声处理10min,混合均
匀得到混悬液,减压浓缩至混悬液的体积缩小至原始体积的35‑60%;再加入双酚A型环氧
树脂至混悬液中,40‑50kHz功率超声处理20min;混合均匀,即得导热绝缘层材料。
136的制备方法为:将碳化硅粉、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、氨基乙基哌嗪放入搅拌装置进
行混合,混合后放置研磨机中研磨,直至原料细度大小为1‑10μm;将导电银浆加入研磨好的
物料中,进一步研磨混合至原料细度大小为20μm以下,即得所述导通层溶液。
二延伸绝缘部;
粒子纤维膜采用纤维状纳米银、三甲氧基丙基硅烷、磷化氢以及醇盐化合物经过水解、缩聚
反应后得到。
进行升温操作,如无,则关闭或者降温操作,从而实现智能控制和调温,达到节约能耗的作
用。石墨烯壁画的图画层与其背面层粘接的纤维隔层共成一体形成画纸,可直接在上面作
画,该画纸具有传热导热功能。
发热层和覆盖层的石墨烯齿条相互插接形成多点式、高比表面积的散热结构,使得该电热
膜具有优异的散热效果。此外,本发明在石墨烯发热的基础上进一步在绝缘导热层添加电
气石,使得电气石粉在石墨烯层的加热作用下辐射出远红外,进一步增强石墨烯层的加热
效果,并增强人体对远红外的吸收。
附图说明
领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可根据这些附图获得其他的
附图。
具体实施方式
并不用于限定本申请。
缘与所述图画层8粘接成一体,所述底框9内设有电热层1;所述底框9的边条框上设有一容
置腔90,所述容置腔90内设有微控制器91,图2所示,所述微控制器91连接有控制所述电热
层1开关的开关电路93;所述底框9侧边前端还设有红外线探测器7、温度检测器6和指示灯
92,所述红外线探测器7、温度检测器6、指示灯92均与所述微控制器91相连接;所述微控制
器91还连接有无线通信单元94。
者升降温的具体设置可通过自定义设置。通过无线通信单元可将具体的温度检测和红外线
检测上传至外部终端,如手机APP等;通过外部终端可对微控制器的控制方式进行设置和修
改。需要说明的是,本发明所述的微控制模块、电子开关的继电输出电路以及WIFI通信模块
等配置和电路连接,在本发明的原理上,本领域技术人员采用现有技术进行设置;在一个具
体示例中,微控制器可选用STM32系列32位ARM微控制器,内核是Cortex‑M3;WIFI通信模块
采用ESP8266wifi通信芯片。红外线探测器为红外线热源检测装置,可选用红外阵列传感器
AMG8853,红外线探测器的信号输出端与微控制器的信号输入端相连接,进而完成对人体和
区域温度的检测,当空间或者人体靠近时进行升温操作或其他。
层4;所述图画层8的背面粘接有纤维隔层4,所述图画层8和纤维隔层4粘接后的厚度为0.5‑
2mm;所述纤维隔层4为通过钢针均匀插植有导热纤维的聚酯纤维布料层。一个具体示例中,
所述导热纤维为石墨烯纤维,所述导热纤维插植面积占所述聚酯纤维布料层面积的45‑
60%。通过导热纤维的插植,使得图画纸本身具有一定的导热散热功能。该隔层采用聚酯纤
维和石墨烯纤维制成,使得隔层具有耐热、散热特点。
液制备的混合溶液涂覆而成,所述散热件为均匀铺设于所述发热元件130表面的第一石墨
烯齿条层134;
出部142未覆盖于所述导电发热层13上,使得所述导电发热层13至少有一部分的裸露部135
上表面未被覆盖;
固定性和电性相通;整体设置过程灵活性佳,可根据使用场景进行不同拼接设定,适用性
广。
备方法为:称取所述重量份的石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1‑5小时后,加入羟烷基酰胺
充分混合,再加入5倍重量的蒸馏水,50‑60kHz功率超声处理10min,混合均匀得到混悬液,
减压浓缩至混悬液的体积缩小至原始体积的30‑55%;再加入双酚A型环氧树脂至混悬液
中,40‑50kHz功率超声处理15min;混合均匀,即得。
为10‑20份的二甲基甲酰胺溶剂和0.5‑2份的氨基乙基哌嗪混合而成;所述第一石墨烯齿条
层134的齿条和第二石墨烯齿条层141的齿条的直径均为10‑45μm,厚度均为100‑400μm。
30份;所述导热绝缘层的制备方法为:所述重量份的石墨烯粉末经过乙醇水溶液浸泡1‑5小
时后,加入电气石粉末和氮化铝粉,加入5倍重量的蒸馏水,50‑60kHz功率超声处理10min,
混合均匀得到混悬液,减压浓缩至混悬液的体积缩小至原始体积的35‑60%;再加入双酚A
型环氧树脂至混悬液中,40‑50kHz功率超声处理20min;混合均匀,即得导热绝缘层材料。
电气石,使得电气石粉在石墨烯层的加热作用下辐射出远红外,进一步增强石墨烯层的加
热效果,并增强人体对远红外的吸收。
述导通层136的厚度为0.5‑2mm。
制备方法为:将碳化硅粉、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、氨基乙基哌嗪放入搅拌装置进行混
合,混合后放置研磨机中研磨,直至原料细度大小为1‑10μm;将导电银浆加入研磨好的物料
中,进一步研磨混合至原料细度大小为20μm以下,即得所述导通层溶液。
保证可靠接触。
如图7所示,对应所述伸出部142侧的所述第一绝缘层11向外延伸设有与伸出部142相对应
的第一延伸绝缘部110;对应所述裸露部135侧的所述第二绝缘层15向外延伸设有与裸露部
135相对应的第二延伸绝缘部150;
膜,所述纳米银粒子纤维膜采用纤维状纳米银、三甲氧基丙基硅烷、磷化氢以及醇盐化合物
经过水解、缩聚反应后得到。
拼接。当然,在本发明所述的原理下,本发明所述的电热单元除了x轴两侧相互连接外,还可
同时在y轴两侧设置伸出部和裸露部,实现y轴的相互拼接,根据所需设置成矩阵排列或者
其他形状的排列;该方案还更可适用于具有镂空或缺角的壁画中。
固24小时形成初始导电发热层;随后在初始导电发热层的两侧边涂覆导通层溶液;通过多
孔点胶头将第一石墨烯齿条溶液均匀点涂于初始导电发热层的上表面,形成导电发热层;
位;
固24小时形成初始导电发热层;随后在初始导电发热层的两侧边涂覆导通层溶液;
平衡,随后停止通电,测量电热膜静置5分钟后的表面温度,采用红外线感温枪检测温度。每
组试验6次,并进行比较。
对照电热膜 13.02 17.53
围之内。