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一种碳纳米管石墨烯地暖砖

阅读：155发布：2021-02-25

IPRDB可以提供一种碳纳米管石墨烯地暖砖专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种碳纳米管石墨烯地暖砖，其特征在于，所述地暖砖包括电热层，该电热层的组成材料包括：碳纳米管、石墨烯、碳酸铵、氯化铁；所述碳纳米管与石墨烯的摩尔比为5~9。本发明的地暖砖有良好的导电性，满足了人们节约能源的要求。，下面是一种碳纳米管石墨烯地暖砖专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种碳纳米管石墨烯地暖砖，其特征在于，所述地暖砖包括电热层，该电热层的组成材料包括：碳纳米管、石墨烯、碳酸铵、氯化铁。

2.根据权利要求2所述的一种碳纳米管石墨烯地暖砖，其特征在于，所述碳纳米管与石墨烯的摩尔比为5 9。

3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管石墨烯地暖砖，其特征在于，所述碳纳米管与石墨烯的摩尔比为7.6。

4.根据权利要求1所述的所述一种碳纳米管石墨烯地暖砖，其特征在于，所述电热层由以下步骤制备而成，a.将石墨放入马弗炉中制成膨化石墨;b. 修饰膨化石墨;c.将步骤b中的石墨置于化学气相沉积炉中利用化学气相沉积工艺在膨化石墨上沉积碳纳米管，制得电热层。

5.根据权利要求4所述的所述一种碳纳米管石墨烯地暖砖，其特征在于，所述步骤b.修饰膨化石墨具体过程为,将膨化石墨浸入到0.3 0.85碳酸铵水溶液中,再在搅拌条件下将~含 0.15 0.52 mol/L 氯化铁的水溶液逐滴滴入到含膨化石墨的上述溶体中,搅拌静置老~化 3 h,过滤,烘干,650℃焙烧 45min,磨成细粉。

6.根据权利要求5所述的一种碳纳米管石墨烯地暖砖，其特征在于，将所述碳酸铵水溶液浓度为0.65mol/L。

7.根据权利要求5所述的一种碳纳米管石墨烯地暖砖，其特征在于，将所述氯化铁水溶液浓度为0.32mol/L。

8.根据权利要求1所述的一种碳纳米管石墨烯地暖砖，其特征在于，所述地暖砖还包括保温层，其材料为发泡混泥土。

说明书全文

一种碳纳米管石墨烯地暖砖

技术领域

[0001] 本发明涉及地暖砖领域，特别是涉及一种碳纳米管石墨烯地暖砖。

背景技术

[0002] 建设资源节约型社会已成为我们当今时代的一个主题，人们对室内热环境的要求不断提高，采暖方式的节能、环保以及舒适成为现代采暖技术发展的一个基本趋向。地砖辐射散热是最舒适的采暖方式，怎样提高辐射散热的效率成为一项亟待解决的普遍性技术难题。

[0003] 石墨烯和碳纳米管因其独特的晶体结构而具有良好的电学、热导率和机械强度性质，这被广泛的应用于纳米电子材料和器件中。目前关于石墨烯和碳纳米管结合用于电暖砖的设计与制备中较少，现有的石墨烯地暖砖存在加热速度慢，使用过程中电热层功率逐渐变大，不能满足人们对地暖砖节能要求等问题，由此可见，目前亟需一种新的地暖砖，以解决现有技术存在的问题。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种碳纳米管石墨烯地暖砖，其特征在于，所述地暖砖包括电热层，该电热层的组成材料包括：碳纳米管、石墨烯、碳酸铵、氯化铁。

[0005] 优选的，所述石墨烯为多层石墨烯。

[0006] 优选的，所述碳纳米管与石墨烯的摩尔比为5 9。~

[0007] 更优选的，所述碳纳米管与石墨烯的摩尔比为7.6。

[0008] 在摩尔比为7.6时，性能地暖砖性能较佳，其电导率低，升温速度快，功率在长时间通电几乎不发生变化。

[0009] 优选的，所述电热层由以下步骤制备而成，a.将石墨放入马弗炉中制成膨化石墨;b. 修饰膨化石墨;c.将步骤b中的石墨置于化学气相沉积炉中利用化学气相沉积工艺在膨化石墨上沉积碳纳米管，制得电热层。

[0010] 被修饰的膨化石墨在沉积碳纳米管过程中,石墨片本身将会被进一步剥离,分解成石墨烯。由于天然石墨属层状结构,层与层之间结合力较弱,则易将一些原子和基团插入到石墨层间,形成石墨层间化合物而成为可膨化石墨。在高温作用下,层间化合物分解生成大量气体,体积膨胀数百倍。在化学气相沉积过程中,则可在层间原位生成碳纳米管,进一步将石墨层分开而制备出多层石墨烯,从而可在原位形成多层石墨烯/碳纳米管电热层。

[0011] 优选的，所述步骤b.修饰膨化石墨具体过程为,将膨化石墨浸入到0.3 0.85碳酸~铵水溶液中,再在搅拌条件下将含 0.15 0.52 mol/L 氯化铁的水溶液逐滴滴入到含膨化~
石墨的上述溶体中,搅拌静置老化 3 h,过滤,烘干,650℃焙烧 45min,磨成细粉优选的，将所述碳酸铵水溶液浓度为0.65mol/L。

[0012] 当碳酸铵水溶液浓度为0.65mol/L形成的石墨烯为多层石墨烯片且呈透明状。

[0013] 优选的，将所述氯化铁水溶液浓度为0.32mol/L。

[0014] 在化学气相沉积中获得的石墨烯片最薄。因为在铁离子浓度低的溶液中,渗入到石墨片层间的铁原子量少,在石墨片层间生长的碳纳米管数量也少,撑开的石墨片数量也少,所以在复合粉料中厚的石墨片也多。当修饰液中铁离子浓度高时,溶液中铁离子团尺寸大,此时铁离子团只能渗入到大间隙的石墨片层之间,碳纳米管只能在大间隙的石墨片层沉积,所以多层石墨烯的厚度也较厚;而当铁离子浓度在0.32mol/L,铁离子团的尺寸也小,数量也不少,它们可以渗入到更小间距的石墨片之间,所以当沉积碳纳米管时,被撑开的石墨烯片数量较多,片层厚度最薄。

[0015] 优选的，所述保温层材料为发泡混凝土。

[0016] 采用发泡混凝土作为建筑物墙体及屋面材料，具有良好的节能效果，与在本发明中的发热层相互配合，使地暖砖温度上升快。

[0017] 优选的，地暖砖的背面依次设有电热层、保温层所述电热层和保温层的周边设有封闭层，与所述瓷砖背面相接，所述保温层及封闭层下面设有喷砂层，本发明的有益效果是：
1)高效节能，碳纳米管石墨烯制作的电热层导电发热时是直接把电能转换为热能而不会产生光能与机械能，几乎没有自身热损失，热效率高达 98%以上，其中大部分以辐射方式传递，且为面状发热，发热速度快且均匀。通电三分钟左右，电热层表面温度即可达到设计温度。

[0018] 2）超薄、节省空间、易于加工，独特的加工工艺使发热板的厚度可以达到 0.32～1.4mm ，电热层（元件）可以粘贴、槽插、螺钉紧固在地暖砖中，不占用空间，此外，产品加工过程简单，方便。

[0019] 3）安全耐用，电热层采用的发热体为非金属材料，表面采用高强度绝缘材料经高温高压复合而成，在长期通电运行下，具有耐腐蚀、祛湿防潮，功率几乎不发生变化的性能。

[0020] 4）绿色环保，碳纳米管石墨烯电热层为非金属纯电阻加热元件，运行时无噪音、无磁污染、无静电、无浮尘、无明火、可祛湿、除潮、属洁净环保型产品。

[0021] 5）碳纳米管石墨烯本身的平面性，整个面都是发热面和散热面，因而发热均匀，热量易于传递、疏散和热辐射，表面温度可控制。

[0022] 6）在一般电压下（220V）整个面都是电子通道，电流密度极小，与现有的电阻丝发热材料、红外灯管的电流密度度相比，对人体毫无危害，与其他材料良好的复合，制成各种导电发热设备。

[0023] 7）石墨烯与碳纳米管具有相同的晶体结构，构成的全碳器件减少了以往的碳纳米管器件与金属接触的肖特基势垒约束，同时结合利用了碳纳米管和石墨烯的良好的材料特性和电学特性，电导率较小。

具体实施方式

[0024] 实施例1电热层制备：首先利用氧化石墨制备膨化石墨,将石墨1份放入到 1000℃的马弗炉中,保温 15min 则得到膨化石墨。随后修饰膨化石墨,即将膨化石墨浸入到0.65 mol / L 碳酸铵的水溶液中,再在搅拌条件下将含 0.32 mol / L 氯化铁的水溶液逐滴滴入到含膨化石墨的上述溶体中,搅拌静置老化 3 h,过滤,烘干,650℃焙烧 45min,磨成细粉;最后将上述细粉置于化学气相沉积炉中,在炉中先通入氩气,当炉温达540 ℃时切换成氢气,还原氧化铁,当炉温达到 820 ℃时再通入7.6份乙炔, 反应3小时,关闭氢气,通入氩气自然降温则得到石墨烯碳纳米管地暖砖电热层样品。

[0025] 实施例2电热层制备：首先利用氧化石墨制备膨化石墨,将石墨1份放入到 1000℃的马弗炉中,保温 15min 则得到膨化石墨。随后修饰膨化石墨,即将膨化石墨浸入到0.3 mol / L 碳酸铵的水溶液中,再在搅拌条件下将含 0.52 mol / L 氯化铁的水溶液逐滴滴入到含膨化石墨的上述溶体中,搅拌静置老化 3 h,过滤,烘干,650℃焙烧 45min,磨成细粉;最后将上述细粉置于化学气相沉积炉中,在炉中先通入氩气，当炉温达540 ℃时切换成氢气,还原氧化铁,当炉温达到 820 ℃时再通入9份乙炔, 反应2小时,关闭氢气,通入氩气自然降温则得到石墨烯碳纳米管地暖砖电热层样品。

[0026] 实施例3电热层制备：首先利用氧化石墨制备膨化石墨,将石墨1份放入到 1000℃的马弗炉中,保温 15min 则得到膨化石墨。随后修饰膨化石墨,即将膨化石墨浸入到0.85 mol / L 碳酸铵的水溶液中,再在搅拌条件下将含 0.15 mol / L 氯化铁的水溶液逐滴滴入到含膨化石墨的上述溶体中,搅拌静置老化 3 h,过滤,烘干,650℃焙烧 45min,磨成细粉;最后将上述细粉置于化学气相沉积炉中,在炉中先通入氩气，当炉温达540 ℃时切换成氢气,还原氧化铁,当炉温达到 820 ℃时再通入5份乙炔, 反应4小时,关闭氢气,通入氩气自然降温则得到石墨烯碳纳米管地暖砖电热层样品。

[0027] 实施例4一种电热瓷砖的制作方法，包括以下步骤： 1）通过四边贴边条工艺，在瓷砖背面周边设置封闭层，与瓷砖背面共同围成一面开口的半封闭空间； 2）在瓷砖背面和封闭层围成的半封闭空间加入电热层；
3）采用聚氨酯发泡工艺，使聚氨酯充满半封闭空间，形成保温层； 4）通过砂喷工艺完全封闭所述半封闭空间。

[0028] 实施例5实验（1）
将现有技术制作的电热层（现有电热层）与实施例1（本发明电热层1）中制得的电热层样品电导率测试，测试结果如表1
实验（2）
将地暖砖1 3进行通电测试，当给地暖砖加上一定的功率之后，记录 30天电压表与电~
流表的数值，时间间隔为 2 小时，记录电压的关系曲线呈良好的线性关系，呈现欧姆特征，随电压升高，电流增大。

[0029] 实验（3）将地暖砖1 3进行通电测试，电暖砖1：2.8分钟温度迅速升高，9分钟表面温度达到40~
℃；电暖砖2：4.3分钟温度迅速升高，15分钟表面温度达到40℃；电暖砖2：3.8分钟温度迅速升高，16分钟表面温度达到40℃。用碳纳米管石墨烯制备的地暖砖具有迅速升温的特性。碳纳米管石墨烯材料的热量主要以辐射形式传递。

[0030] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

标题	发布/更新时间	阅读量
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单极性N型或P型碳纳米管晶体管及其制造方法-专利编号CN110892532A	2020-05-13	121
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