CN105916222A - 一种远红外电加热膜的制备方法 - Google Patents

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刘娜
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • 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
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Abstract

本发明公开了一种远红外电加热膜的制备方法，该红外电热膜包括基底、第一电热膜和第二电热膜。本发明制备的远红外电加热膜结合了石墨烯电加热膜和半导体电加热膜的优点，二者配合使用，可将辐射热能转换成远红外热能，实现温度的迅速提高，并降低排潮损失的温度、增强被加热能吸收的速度、减少热能损失。微小的电流就能激活石墨烯远红外电加热部分，比传统电加热方式节能约60%，提高了电能的利用率，采用上述材料和配比的半导体电加热膜传热热阻小，化学稳定性和热稳定性，电‑热转换效率高，其中，该电加热膜阻具有正温度特性，可根据膜厚的不均匀自动调节电流的大小及自限流的特性，从而保证了电加热膜加热的均匀性。

Description

一种远红外电加热膜的制备方法
技术领域
本发明涉及家电制造领域，具体涉及一种远红外电加热膜的制备方法。
背景技术
目前，国内外电热电器产品(如电磁炉、电饭煲等烹饪器具)基本上都是采用传统的电烙丝加热技术和电磁加热技术，然而，该技术的电-热转换能效比较低，不能完全满足国家节能环保要求，造成了大量的能源浪费。如何提高电热电器产品的电-热转换能效比来提高能源的利用率，使其更好地满足于国家节能环保的要求是本领域的技术人员当前亟需解决的技术问题。
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0.334nm 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。
发明内容
本发明提供一种远红外电加热膜的制备方法，该方法制备的复合电加热膜，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，本发明提供了一种远红外电加热膜的制备方法，该远红外电加热膜包括基底、第一电加热膜和第二电加热膜；
该方法包括如下步骤：
（1）制备第一电加热膜层浆料
称取7-9重量份的石墨烯粉末，1-2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）形成第一电加热膜
将浆料均匀涂覆在基底表面形成膜，晾干或烘干后形成第一电加热膜，其中第一电加热膜的厚度控制在10-15μm；
（3）形成第二电加热膜
将纳米级的二氧化锰、三氧化二镍和三氧化二铬粉末按照质量比65-72:20-25:21-24混合成第二电加热膜粉末，采用所述第二电加热膜粉末在所述第一电加热膜上进行蒸镀，蒸镀的真空度为1.0×10-3帕，蒸发电压为5伏，蒸发时间为60秒，其中第二电加热膜的厚度控制在5-10μm；
（4）退火处理
形成第二电加热膜后，进行退火处理，退火工艺的处理温度为550-650℃，所述退火成膜工艺的处理时间为15-25min。
本发明制备的远红外电加热膜结合了石墨烯电加热膜和半导体电加热膜的优点，二者配合使用，可将辐射热能转换成远红外热能，实现温度的迅速提高，并降低排潮损失的温度、增强被加热能吸收的速度、减少热能损失。微小的电流就能激活石墨烯远红外电加热部分，比传统电加热方式节能约60%，提高了电能的利用率，采用上述材料和配比的半导体电加热膜传热热阻小，化学稳定性和热稳定性，电-热转换效率高，其中，该电加热膜阻具有正温度特性，可根据膜厚的不均匀自动调节电流的大小及自限流的特性，从而保证了电加热膜加热的均匀性。
具体实施方式
实施例一
称取7重量份的石墨烯粉末，1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。
将浆料均匀涂覆在基底表面形成膜，晾干或烘干后形成第一电加热膜，其中第一电加热膜的厚度控制在10μm。
将纳米级的二氧化锰、三氧化二镍和三氧化二铬粉末按照质量比65:20:21混合成第二电加热膜粉末，采用所述第二电加热膜粉末在所述第一电加热膜上进行蒸镀，蒸镀的真空度为1.0×10-3帕，蒸发电压为5伏，蒸发时间为60秒，其中第二电加热膜的厚度控制在5μm。
形成第二电加热膜后，进行退火处理，退火工艺的处理温度为550℃，所述退火成膜工艺的处理时间为15min。
实施例二
称取9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。
将浆料均匀涂覆在基底表面形成膜，晾干或烘干后形成第一电加热膜，其中第一电加热膜的厚度控制在15μm。
将纳米级的二氧化锰、三氧化二镍和三氧化二铬粉末按照质量比72: 25: 24混合成第二电加热膜粉末，采用所述第二电加热膜粉末在所述第一电加热膜上进行蒸镀，蒸镀的真空度为1.0×10-3帕，蒸发电压为5伏，蒸发时间为60秒，其中第二电加热膜的厚度控制在10μm。
形成第二电加热膜后，进行退火处理，退火工艺的处理温度为650℃，所述退火成膜工艺的处理时间为25min。
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95%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)

1.一种远红外电加热膜的制备方法，该远红外电加热膜包括基底、第一电加热膜和第二电加热膜；
该方法包括如下步骤：
（1）制备第一电加热膜层浆料
称取7-9重量份的石墨烯粉末，1-2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）形成第一电加热膜
将浆料均匀涂覆在基底表面形成膜，晾干或烘干后形成第一电加热膜，其中第一电加热膜的厚度控制在10-15μm；
（3）形成第二电加热膜
将纳米级的二氧化锰、三氧化二镍和三氧化二铬粉末按照质量比65-72:20-25:21-24混合成第二电加热膜粉末，采用所述第二电加热膜粉末在所述第一电加热膜上进行蒸镀，蒸镀的真空度为1.0×10-3帕，蒸发电压为5伏，蒸发时间为60秒，其中第二电加热膜的厚度控制在5-10μm；
（4）退火处理
形成第二电加热膜后，进行退火处理，退火工艺的处理温度为550-650℃，所述退火成膜工艺的处理时间为15-25min。
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