CN102111926B

CN102111926B - 除霜玻璃及应用该除霜玻璃的汽车

Info

Publication number: CN102111926B
Application number: CN2009102653374A
Authority: CN
Inventors: 王昱权; 刘亮
Original assignee: Beijing Funate Innovation Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Funate Innovation Technology Co Ltd
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2029-12-29
Also published as: US20110155713A1; US8426776B2; CN102111926A

Abstract

本发明提供一种除霜玻璃，包括：一玻璃基体具有一表面；一碳纳米管膜设置于玻璃基体的表面；一高分子保护层覆盖所述碳纳米管膜；以及至少一第一电极及至少一第二电极间隔设置，并与所述碳纳米管膜电连接。所述碳纳米管膜为由多个碳纳米管组成，所述多个碳纳米管通过范德华力首尾相连沿一个方向择优取向排列。本发明还提供一种采用上述除霜玻璃的汽车。

Description

除霜玻璃及应用该除霜玻璃的汽车

技术领域

本发明涉及一种除霜玻璃应用该除霜玻璃的汽车。

背景技术

冬季气温低，早上起来开车，车玻璃上常会有一层薄霜/雾，想要除去也不是很容易。主要原因就是车玻璃与外界接触，温度较低，车内的水蒸气凝结在玻璃上形成的，要想除掉这种霜/雾，有两种办法，要么把玻璃的温度升高，要么把车内的湿度降下来。现有技术中，多采用先在汽车窗上设置条形导电电极，然后在于条形导电电极上涂刷金属粉末的复合导电浆料，从而形成一层导电薄膜。使用时对该导电薄膜进行通电加热，就可以除掉形成在汽车玻璃上的霜/雾。

然而，现有技术中，通过在玻璃表面涂刷金属粉末的复合导电浆料的方法形成除霜用的导电薄膜，使得导电薄膜不是以一个整体的结构设置于玻璃表面，导电薄膜与玻璃之间的粘合不够牢固，使用时该导电薄膜会产生部分脱落的问题，造成在汽车玻璃的浆料部分脱落的地方，得不到加热，容易重新形成霜/雾。从而影响汽车除霜的效果。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种新型的除霜玻璃及其应用，该除霜玻璃的性能比较稳定，具有较好的除霜效果。

一种除霜玻璃，包括：一玻璃基体具有一表面；一碳纳米管膜设置于玻璃基体的表面；一高分子保护层覆盖所述碳纳米管膜；以及至少一第一电极及至少一第二电极间隔设置，并与所述碳纳米管膜电连接。所述碳纳米管膜为由多个碳纳米管组成，所述多个碳纳米管通过范德华力首尾相连沿一个方向择优取向排列。

一种汽车，包括一除霜玻璃、一电路***及一控制***。该除霜玻璃包括：一玻璃基体具有一表面；一碳纳米管膜设置于玻璃基体的表面；一高分子保护层覆盖所述碳纳米管膜；以及至少两个电极间隔设置于所述高分子保护层与玻璃基体之间，并与所述碳纳米管膜电连接。所述碳纳米管膜由多个碳纳米管组成，所述多个碳纳米管首尾相连基本沿一个方向择优取向排列。所述电路***通过导线与所述至少两个电极电连接。所述控制***通过控制所述电路***向碳纳米管膜提供电压，使碳纳米管膜加热玻璃除霜。

与现有技术相比较，所述除霜玻璃包括一碳纳米管膜粘附于玻璃基体，通过给碳纳米管膜通电的方式实现对玻璃的加热除霜，所述碳纳米管膜由多个碳纳米管组成，所述多个碳纳米管首尾相连基本沿一个方向择优取向排列。由于碳纳米管具有极大的长径比，使得碳纳米管与玻璃基体之间的粘附力较强，该碳纳米管膜不易从玻璃上脱落。

附图说明

图1是本发明实施例提供的除霜玻璃的结构示意图。

图2是图1的II-II剖面示意图。

图3为本发明实施例提供的包括沿同一方向择优取向排列的碳纳米管的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图4是图1中的除霜玻璃使用时的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的包括多个第一电极及第二电极的除霜玻璃的结构示意图。

图6为本发明实施例的除霜玻璃应用于汽车时的结构示意图。

图7为本发明实施例的除霜玻璃应用于汽车时的工作模块示意图。

主要元件符号说明

除霜玻璃 10

电源 11

第一电极 12

第二电极 14

高分子保护层 15

碳纳米管膜 16

粘结剂层 17

玻璃基体 18

汽车 20

控制*** 22

开关 23

传感器 24

供电*** 25

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明的除霜玻璃及该除霜玻璃的应用。

请参阅图1及图2，本发明实施例提供一种除霜玻璃10，该除霜玻璃10包括一玻璃基体18、一粘结剂层17、一碳纳米管膜16、一第一电极12、一第二电极14和一高分子保护层15。所述粘结剂层17设置于玻璃基体18的表面。所述碳纳米管膜16设置于所述粘结剂层17的表面。所述第一电极12和第二电极14间隔设置，并与所述碳纳米管膜16电接触，用于给所述碳纳米管膜16施加电压，使所述碳纳米管膜16中流过电流。所述高分子保护层15设置于所述碳纳米管膜16的表面，并将所述第一电极12和第二电极14及所述碳纳米管膜16覆盖，用于避免所述碳纳米管膜16被外力破坏。

所述玻璃基体18形状不限，该玻璃基体18在使用时可根据需要弯折成任意形状，其具有一表面用于支撑碳纳米管膜16或者粘结剂层17。优选地，所述玻璃基体18为一板状基底。其中，玻璃基体18的大小不限，可依据实际需要进行改变。

所述粘结剂层17用来将所述碳纳米管膜16设置于所述玻璃基体18的表面。该粘结剂层17可通过丝网印刷的方式形成于所述玻璃基体18表面。可以理解，由于碳纳米管膜16本身具有粘性，可以利用本身的粘性设置于所述玻璃基体18的表面，故所述粘结剂层17为一可选择的结构。本实施例中，所述碳纳米管膜16通过粘结剂层17粘附于所述玻璃基体18的表面，该粘结剂层17为硅胶层。

请参见图3，所述碳纳米管膜16是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管膜16中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜16的表面。进一步地，所述碳纳米管膜16中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管膜16中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管膜16中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜16中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为碳纳米管膜16不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管膜16置于(或固定于)间隔设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜16能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜16中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。并且，该碳纳米管膜16的相邻碳纳米管之间存在间隙，使得该碳纳米管膜16具有的透光性，该碳纳米管膜16的透光率在60％～95％之间，可以理解，随着碳纳米管膜16的厚度增加其透光率也会随之下降。由于该碳纳米管膜16中的碳纳米管之间存在间隙，当该碳纳米管膜16通过粘结剂层17粘附于玻璃基体18上时，粘结剂层17的粘结剂将渗透进入所述间隙中，使得碳纳米管膜16紧密地粘结在玻璃基体18表面，该碳纳米管膜16不易从玻璃基体18上脱落。

具体地，所述碳纳米管膜16中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜16的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。

该碳纳米管膜16中的碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～10纳米，双壁碳纳米管的直径为1纳米～15纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。碳纳米管的长度大于50微米，优选地，碳纳米管的长度为200～900微米。

该碳纳米管膜16的面积和厚度不限，可根据实际需要选择。可以理解，碳纳米管膜16的热响应速度与其厚度有关，本实施例中，该碳纳米管膜16的厚度为10微米至500微米。在相同面积的情况下，碳碳纳米管膜16的厚度越大，热响应速度越慢；反之，碳纳米管膜16的厚度越小，热响应速度越快。本实施例中，碳纳米管膜16的厚度为100微米。利用碳纳米管膜16本身的粘性，将该碳纳米管膜16设置于玻璃基体18的表面，由于碳纳米管膜16中的碳纳米管具有极大的长径比(大于1000∶1)，并且所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜16的表面，使得该碳纳米管膜16与玻璃基体18的表面具有较强的结合力，使得碳纳米管膜16均匀地贴合在玻璃基体18的表面。

所述第一电极12和第二电极14由导电材料组成，该第一电极12和第二电极14为长条形，材料可为导电薄膜、金属片或者金属引线。优选地，第一电极12和第二电极14均为条形的导电薄膜。该导电薄膜的厚度为0.5纳米～100微米。该导电薄膜的材料可以为金属、合金、铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)、导电银胶、导电聚合物或导电性碳纳米管等。该金属或合金材料可以为铝、铜、钨、钼、金、钛、钕、钯、铯或其任意组合的合金。本实施例中，所述第一电极12和第二电极14的材料为金属钯膜，厚度为5纳米。所述金属钯与碳纳米管具有较好的润湿效果，有利于所述第一电极12及第二电极14与所述碳纳米管膜16之间形成良好的电接触，减少欧姆接触电阻。当所述第一电极12及第二电极14采用铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)材料时，第一电极12及第二电极14为透明电极。

所述的第一电极12和第二电极14平行间隔设置，并分别与碳纳米管膜16电连接，可以设置在碳纳米管膜16的同一表面上也可以设置在碳纳米管膜16的不同表面上，并所述碳纳米管膜16中的碳纳米管沿第一电极12到第二电极14择优取向排列。其中，第一电极12和第二电极14间隔设置，以使碳纳米管膜16应用于除霜玻璃10时接入的阻值避免短路现象产生。由于碳纳米管膜16本身有很好的粘附性，故第一电极12和第二电极14直接可与碳纳米管膜16粘附在一起。

另外，当所述第一电极12及第二电极14为条形金属片时，所述的第一电极12和第二电极14也可通过一导电粘结剂(图未示)设置于该碳纳米管膜16的表面上，导电粘结剂在实现第一电极12和第二电极14与碳纳米管膜16电接触的同时，还可以将所述第一电极12和第二电极14更好地固定于碳纳米管膜16的表面上。本实施例优选的导电粘结剂为银胶。

可以理解，第一电极12和第二电极14的结构和材料均不限，其设置目的是为了使所述碳纳米管膜16中流过电流。因此，所述第一电极12和第二电极14只需要导电，并与所述碳纳米管膜16之间形成电接触都在本发明的保护范围内。

所述高分子保护层15的材料为一透明高分子材料，可以是热塑性聚合物或热固性聚合物的一种或多种，如纤维素、聚对苯二甲酸乙酯、压克力树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、硅胶及聚酯等中的一种或多种。所述高分子保护层15厚度不限，可以根据实际情况选择。所述高分子保护层15覆盖于所述第一电极12、第二电极14和碳纳米管膜16之上，可以使该除霜玻璃10在绝缘状态下使用，同时还可以避免所述碳纳米管膜16遭受外力的破坏。本实施例中，该高分子保护层15的材料为环氧树脂，其厚度为200微米。

可以理解，本发明实施例中的除霜玻璃10还可以包括多层碳纳米管膜16。当所述汽车玻璃贴膜10包括多层碳纳米管膜16时，该多层碳纳米管膜16可以重叠交叉设置。

请参见图4，本发明实施例的除霜玻璃10在使用时，可先将第一电极12和第二电极14连接导线后接入电源11。在接入电源11后，所述除霜玻璃10中的碳纳米管膜16即被加热，从而将热量使得可以快速传递至玻璃基体18，从而升温将形成于除霜玻璃10表面的霜/雾除去。由于碳纳米管具有良好的导电性能，热稳定性以及较高的电热转换效率，从而本实施例中的除霜玻璃10亦具有较高的电热转换效率。

请参见图5，所述除霜玻璃10亦可以包括多个第一电极12及多个第二电极14，该多个第一电极12及多个第二电极14平行间隔设置，并与所述碳纳米管膜16电连接，且所述碳纳米管膜16中的碳纳米管沿第一电极12到第二电极14的方向择优取向排列。使用时，所述多个第一电极12以及多个第二电极14通过导线分别于电源11的两个电极电连接，从而在每两个相邻的第一电极12以及第二电极14之间形成相同的电势差，从而可以降低所述碳纳米管膜16的加热电压，更易于控制除霜玻璃10的电热转换。

请参阅图6，本发明实施例提供一种应用所述除霜玻璃10的汽车20，该除霜玻璃10安装于汽车20的车窗，做为汽车的挡风玻璃。该除霜玻璃10的玻璃基体18形成有碳纳米管膜16的表面朝向车厢内，玻璃基体18的另一表面暴露在车厢外部的空气中。所述除霜玻璃10的第一电极12及第二电极14与汽车的供电***电连接，所述碳纳米管膜16可通过汽车的供电***通入电流，从而发热。另外，当所述第一电极12及第二电极14为透明电极时，如采用ITO膜时，由于所述碳纳米管膜16为透明薄膜，该除霜玻璃10整体上具有透明的特点，因此该除霜玻璃10可应用于汽车的各个车窗，并不局限于汽车的后挡风玻璃。

请参阅图7，本发明的除霜玻璃10应用于汽车20，汽车进一步包括一控制***22，开关23，传感器24，供电***25。所述控制***22与所述供电***25电连接，用于控制所述供电***25的电压，所述供电***25通过所述第一电极12及第二电极14与所述除霜玻璃10电连接用于给所述除霜玻璃10供电。所述开关23与所述控制***22电连接，并由汽车的乘员或驾驶员控制。另外，所述传感器24与所述控制***22电连接，并感受汽车挡风玻璃上是否有霜/雾，并将信号传送给控制***22。该控制***22可以根据传感器24发出的信号，控制除霜玻璃10进行除霜。所述传感器24还可感受玻璃上的温度，太低的时候加热，达到一定温度上的时候停止加热，可实现自动调节控制。

可以理解，本发明提供的除霜玻璃并不仅限于在汽车除霜领域内应用，还可以应用于建筑玻璃，以及其他需要通过加热玻璃除霜的领域。

相对于现有技术所述除霜玻璃具有以下优点：第一，所述除霜玻璃包括一碳纳米管膜，通过给碳纳米管膜通电的方式实现对玻璃的加热除霜，所述碳纳米管膜由多个碳纳米管组成，由于碳纳米管具有极大的长径比，使得碳纳米管与玻璃基体之间的粘附力较强，所述多个碳纳米管首尾相连基本沿一个方向择优取向排列，该碳纳米管膜为一个自支撑的整体结构，该碳纳米管膜不易从玻璃上脱落。该碳纳米管膜不易从玻璃上脱落。第二，由于碳纳米管具有良好的导电性能以及热稳定性，具有比较高的电热转换效率，从而本发明中的除霜玻璃亦具有较高的电热转换效率。第三，碳纳米管膜为透明膜，不影响视觉效果，当使用透明导电膜作为第一电极及第二电极的时候，整体上是一个全透明的结构，可以应用于汽车的各个车窗，并不局限于汽车后窗。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种除霜玻璃，包括：

一玻璃基体具有一表面，其特征在于，进一步包括：

一碳纳米管膜设置于所述玻璃基体的表面，所述碳纳米管膜为由多个碳纳米管组成，所述多个碳纳米管沿一个方向择优取向排列，所述碳纳米管膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连，所述碳纳米管膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构；

一高分子保护层覆盖所述碳纳米管膜；以及

至少一第一电极及一第二电极间隔设置并与所述碳纳米管膜电连接。

2.如权利要求1所述的除霜玻璃，其特征在于，所述第一电极及第二电极为长条形，所述第一电极及第二电极相互平行且间隔设置。

3.如权利要求2所述的除霜玻璃，其特征在于，所述第一电极及第二电极为导电薄膜、金属片或者金属引线。

4.如权利要求3所述的除霜玻璃，其特征在于，所述导电薄膜的材料为铝、铜、钨、钼、金、钛、钕、钯、铯或其任意组合的合金。

5.如权利要求3所述的除霜玻璃，其特征在于，所述第一电极及第二电极为透明导电薄膜，该透明导电薄膜的材料为氧化铟锡。

6.如权利要求2所述的除霜玻璃，其特征在于，所述第一电极及第二电极设置于所述碳纳米管膜表面。

7.如权利要求2所述的除霜玻璃，其特征在于，所述碳纳米管膜中的碳纳米管沿第一电极到第二电极的方向择优取向排列。

8.如权利要求2所述的除霜玻璃，其特征在于，所述除霜玻璃包括多个平行间隔交替排列的第一电极及第二电极。

9.如权利要求1所述的除霜玻璃，其特征在于，所述碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。

10.如权利要求1所述的除霜玻璃，其特征在于，所述碳纳米管膜的厚度为50微米至500微米。

11.如权利要求1所述的除霜玻璃，其特在于，所述除霜玻璃进一步包括一粘结剂层设置于所述碳纳米管膜与玻璃基体之间，所述碳纳米管膜通过该粘结剂层粘附于所述玻璃基体。

12.如权利要求1所述的除霜玻璃，其特征在于，所述高分子保护层的材料为透明高分子材料，包括纤维素、聚对苯二甲酸乙酯、压克力树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、硅胶及聚酯中的一种或多种。

13.一种除霜玻璃，包括：

一玻璃基体具有一表面，其特征在于，进一步包括：

多层碳纳米管膜交叉设置于所述玻璃基体的表面，所述碳纳米管膜为由多个碳纳米管组成，所述多个碳纳米管沿一个方向择优取向排列，所述碳纳米管膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连，所述碳纳米管膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构；

一高分子保护层覆盖所述碳纳米管膜；以及

至少一第一电极及一第二电极间隔设置并与所述多层碳纳米管膜电连接。

14.一种应用如权利要求1至13项中任一项所述的除霜玻璃的汽车，包括：一电路***，所述电路***通过导线与所述除霜玻璃的至少一第一电极及至少一第二电极电连接；以及一控制***，所述控制***通过控制所述电路***向碳纳米管膜提供电压，使碳纳米管膜加热玻璃除霜。