CN105916221A - 一种石墨烯电加热体的制备方法 - Google Patents

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刘娜
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields

Abstract

本发明公开了一种石墨烯电加热体的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备电加热浆料。（2）制作银电极。（3）制作电加热层。（4）制作包封层。本发明制备的电热体，采用上述石墨烯电加热浆料，由于微小的电流就能石墨烯激活石墨烯远红外电热部分，比传统电热方式节能约60%，提高了电能的利用率，传热热阻小，化学稳定性和热稳定性，电‑热转换效率高，通过印刷丝网的目数、印刷烧结的次数、和印刷时连续印刷的遍数组合起来达到既定图形下最总电阻值的改变，达到目标电阻。

Description

一种石墨烯电加热体的制备方法
技术领域
本发明涉及家电制造领域，具体涉及一种石墨烯电加热体的制备方法。
背景技术
传统的采用电阻丝进行加热取暖的方法存在着电加热面积小，电加热效率低，电阻丝长时间使用容易氧化，寿命短的缺点。因此，越来越多的电加热膜开始进入人们的视野。
半导体导电膜已经被广泛应用于汽车、飞机、冰箱等设备的玻璃除霜。但主要采用磁控溅射及喷涂热分解的方式制备。但该制备过程中用到的设备非常昂贵，此外，由于家用电器的形状都极为复杂，采用磁控溅射及喷涂热分解的方式难以将半导体导电膜复合到电加热器具上。
石墨烯(Graphene)自2004 年被英国曼彻斯特大学的教授Geim 等报道以其奇特的性能引起了科学家的广泛关注和极大的兴趣被预测很有可能在很多领域引起革命性变化。单层石墨烯以二维晶体结构存在厚度只0.1334nm 它是构筑其它维度炭质材料的基本单元它可以包裹起来形成零维的富勒烯卷起来形成一维的碳纳米管层层堆积形成三维的石墨。石墨烯是一种没有能隙的半导体具有比硅高100倍的载流子迁移率(2×10cm/v)在室温下具有微米级自由程和大的相干长度因此石墨烯是纳米电路的理想材料。石墨烯具有良好的导热性[3000W/ (m•K) ]、高强度(110GPa)和超大的比表面积(2630m / g) 。这些优异的性能使得石墨烯在纳米电子器件、气体传感器、能量存储及复合材料等领域有光明的应用前景。
现有的发热体在制作时不方便，而且制作时间长，发热体发热效率低。
发明内容
本发明提供一种石墨烯电加热体的制备方法，该工艺制备的电加热体，具有优异的电加热转换性能和较长的使用寿命。
为了实现上述目的，实现上述目的，本发明提供了一种石墨烯电加热体的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）制备电加热浆料
称取6-7重量份的石墨烯粉末，0.5-2重量份的远红外发射剂，3-5重量份的粘结稀释剂，首先将石墨烯粉末与远红外发射剂混合后搅拌均匀，然后加入粘结稀释剂混合后形成浆料；所述的粘结稀释剂为耐高温的酚醛树脂，石墨烯粉末的粒径为：30-60nm；
（2）制作银电极
在基底上印刷250目丝网，室温流平10-15min，在110-150℃温度范围内干燥10-15min；在普通电阻炉进行烧结：在室温150℃，保温10分钟，然后加热至450℃-600℃，升温速度每分钟5-10℃左右，保温10分钟；打开炉门,拿出降温；
（3）制作电加热层
在将上述电加热浆料在基底上做100目或150目丝网印刷，室温流平10-15min，在150-180℃温度范围内干燥10-15min；在普通电阻炉进行烧结：在室温150℃，保温10分钟，然后加热至650℃-750℃，升温速度每分钟10-15℃左右，保温15分钟；打开炉门,拿出降温；
（4）制作包封层
将包封材料在电加热层上进行200目丝网印刷，室温流平5-10min；烘干后， 在隧道炉烧结：在隧道炉室温150℃时，保温10分钟；然后加热至600℃，升温速度每分钟15-20℃，到达600℃后保温10分钟；打开炉门,温度降至500℃以下，即拿出降温。
本发明制备的电热体，采用上述石墨烯电加热浆料，由于微小的电流就能激活石墨烯远红外电热部分，比传统电热方式节能约60%，提高了电能的利用率，传热热阻小，化学稳定性和热稳定性，电-热转换效率高，通过印刷丝网的目数、印刷烧结的次数、和印刷时连续印刷的遍数组合起来达到既定图形下最总电阻值的改变，达到目标电阻。
具体实施方式
实施例一
称取6重量份的石墨烯粉末，0.5重量份的远红外发射剂，3重量份的粘结稀释剂，首先将石墨烯粉末与远红外发射剂混合后搅拌均匀，然后加入粘结稀释剂混合后形成浆料；所述的粘结稀释剂为耐高温的酚醛树脂，石墨烯粉末的粒径为：30-60nm。
在基底上印刷250目丝网，室温流平10min，在110℃温度范围内干燥10-15min；在普通电阻炉进行烧结：在室温150℃，保温10分钟，然后加热至450℃℃，升温速度每分钟5℃左右，保温10分钟；打开炉门,拿出降温。
在将上述电加热浆料在基底上做100目丝网印刷，室温流平10min，在150℃温度范围内干燥10min；在普通电阻炉进行烧结：在室温150℃，保温10分钟，然后加热至650℃，升温速度每分钟10℃左右，保温15分钟；打开炉门,拿出降温。
将包封材料在电加热层上进行200目丝网印刷，室温流平5min；烘干后， 在隧道炉烧结：在隧道炉室温150℃时，保温10分钟；然后加热至600℃，升温速度每分钟15℃，到达600℃后保温10分钟；打开炉门,温度降至500℃以下，即拿出降温。
实施例二
称取7重量份的石墨烯粉末， 2重量份的远红外发射剂，5重量份的粘结稀释剂，首先将石墨烯粉末与远红外发射剂混合后搅拌均匀，然后加入粘结稀释剂混合后形成浆料；所述的粘结稀释剂为耐高温的酚醛树脂，石墨烯粉末的粒径为：30-60nm。
在基底上印刷250目丝网，室温流平15min，在150℃温度范围内干燥15min；在普通电阻炉进行烧结：在室温150℃，保温10分钟，然后加热至600℃，升温速度每分钟10℃左右，保温10分钟；打开炉门,拿出降温。
在将上述电加热浆料在基底上做150目丝网印刷，室温流平15min，在180℃温度范围内干燥15min；在普通电阻炉进行烧结：在室温150℃，保温10分钟，然后加热至750℃，升温速度每分钟-15℃左右，保温15分钟；打开炉门,拿出降温。
将包封材料在电加热层上进行200目丝网印刷，室温流平10min；烘干后， 在隧道炉烧结：在隧道炉室温150℃时，保温10分钟；然后加热至600℃，升温速度每分钟20℃，到达600℃后保温10分钟；打开炉门,温度降至500℃以下，即拿出降温。
对实施例1-2进行测试，测试结果显示：实施例1-2的电加热转换效率高达9%以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种石墨烯电加热体的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）制备电加热浆料
称取6-7重量份的石墨烯粉末，0.5-2重量份的远红外发射剂，3-5重量份的粘结稀释剂，首先将石墨烯粉末与远红外发射剂混合后搅拌均匀，然后加入粘结稀释剂混合后形成浆料；所述的粘结稀释剂为耐高温的酚醛树脂，石墨烯粉末的粒径为：30-60nm；
（2）制作银电极
在基底上印刷250目丝网，室温流平10-15min，在110-150℃温度范围内干燥10-15min；在普通电阻炉进行烧结：在室温150℃，保温10分钟，然后加热至450℃-600℃，升温速度每分钟5-10℃左右，保温10分钟；打开炉门,拿出降温；
（3）制作电加热层
在将上述电加热浆料在基底上做100目或150目丝网印刷，室温流平10-15min，在150-180℃温度范围内干燥10-15min；在普通电阻炉进行烧结：在室温150℃，保温10分钟，然后加热至650℃-750℃，升温速度每分钟10-15℃左右，保温15分钟；打开炉门,拿出降温；
（4）制作包封层
将包封材料在电加热层上进行200目丝网印刷，室温流平5-10min；烘干后， 在隧道炉烧结：在隧道炉室温150℃时，保温10分钟；然后加热至600℃，升温速度每分钟15-20℃，到达600℃后保温10分钟；打开炉门,温度降至500℃以下，即拿出降温。
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