CN205568539U - 一种利用石墨烯材料控制水温的水杯 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的是提供一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，包括杯体及底座，所述杯体包括不锈钢内胆，所述不锈钢内胆外部设有石墨烯膜材料发热层，所述石墨烯膜材料发热层外部设有杯体外壳，所述杯体外壳内部设有控制线路板，所述控制线路板一侧设有触控屏，所述不锈钢内胆侧部设有温度传感器。本实用新型的有益效果在于，大大减少同等容积下水杯的整体体积，同时由于石墨烯电阻小，热转率高，升温快，且所需电压较低，因此携带及使用均非常方便，且可迅速加热杯内液体，并且可精确控制加热的温度，另外由于石墨烯材料热储能非常少，因此断电后迅速停止增温，提升了使用的安全性。

Description

一种利用石墨烯材料控制水温的水杯

技术领域

本实用新型涉及生活用品领域，尤其涉及一种利用石墨烯材料控制水温的水杯。

背景技术

随着人们对于生活质量要求的不断提高，人们对于日常生活用品美观与功能性的的要求也逐渐提高。

现有的水杯产品多只具有保温功能，本身不带有加热功能，产品的功能性相对不足。而已有的少部分带有加热功能的水杯均采用传统的加热材料进行加热，其缺点是不仅体积相对普通水杯较大，影响产品美观和使用体验，同时其加热速度慢，温度不易调节，且所需电源电压较大，使用灵活性相对较差。

石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。

作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料,其电阻率极低，电子迁移的速度极快。同时其也具有在一定电压下可产生远红外辐射，从而产生热能的特性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，体积小，重量轻，加热速度快，并且温度可精确调节。

本实用新型的技术方案为：一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，包括杯体及底座，所述杯体包括不锈钢内胆，所述不锈钢内胆外部设有石墨烯膜材料发热层，所述石墨烯膜材料发热层包裹在不锈钢内胆外部，由于石墨烯具有在一定电压下可产生远红外辐射，从而产生热能的特性，因此可以对杯内的液体进行加热，所述石墨烯膜材料发热层外部设有杯体外壳，所述杯体外壳的材质为不锈钢或塑料等。

所述杯体外壳内部设有控制线路板，所述控制线路板包括中央处理器、电源控制模块、触控屏驱动模块、功率发生模块以及安全保护模块等，所述控制线路板一侧设有触控屏，触控屏可选用液晶材质，所述触控屏的表面位于杯体外壳侧部外表面，所述触控屏可以为普通屏幕，平整镶嵌于杯体外壳表面，也可以选用柔性屏，用以贴合不同形状的杯体的侧表面。所述不锈钢内胆侧部设有温度传感器，用于检测杯内液体的实时温度，并将相关温度信息实时传输到控制线路板内，用以精确控制石墨烯膜材料发热层是否继续加热或停止加热，以达到精确控制杯内液体温度的效果。所述控制线路板与石墨烯膜材料发热层之间通过电线路连接，所述控制线路板与温度传感器之间通过电线路连接。

由于石墨烯膜材料发热层发热所需的电压相对较低，因此可选用电池作为电源，所述底座内部设有电池，所述电池可以选用普通可更换的电池，但优选为可充电电池，以便配合外部电源使用。

进一步，所述石墨烯膜材料发热层与杯体外壳之间设有隔热层，防止石墨烯膜材料发热层产生的热量向杯体外部方向辐射，以防热量散失，或使控制线路板温度过高，或烫伤使用者。

更进一步，所述隔热层与杯体外壳之间设有保温层，可以有效防止杯内热量散失。

进一步，所述底座一侧设有电源接口，所述电源接口优选的带有防水设计，且电源接口既可以直接为石墨烯膜材料发热层供电，同时也可以为所选用的充电电池进行充电，所述电源接口可通过电源适配器连接100-240V的交流电源，同时也可以通过汽车内的点烟器或车内电源接口等连接车载电源供电。

进一步，所述杯体上部优选的设有杯盖，加设杯盖可以提升水杯整体的加热效率，同时也可以使保温效果更好，并且也更加方便携带。

进一步，所述石墨烯膜材料发热层的温度调节范围为20℃-100℃。

进一步，所述杯体厚度范围为1mm-4.5mm，较薄的杯体可以保证水杯的使用方便性及杯体的美观程度。

本实用新型的有益效果在于：利用石墨烯具有在一定电压下可产生远红外辐射，从而产生热能的特性，用石墨烯膜材料发热层代替传统加热材质，大大减少同等容积下水杯的整体体积，同时由于石墨烯电阻小，热转率高，升温快，且所需电压较低，因此携带及使用均非常方便，且可迅速加热杯内液体，并且可精确控制加热的温度，另外由于石墨烯材料热储能非常少，因此断电后迅速停止增温，提升了使用的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型实施例一的剖视图；

图3为本实用新型实施例二的剖视图；

图4为本实用新型实施例三的剖视图。

附图标记：

1-杯体； 2-底座； 3-触控屏；

4-电池； 5-温度传感器； 6-控制线路板；

7-杯盖； 8-电源接口；

11-不锈钢内胆； 12-石墨烯膜材料发热层； 13-杯体外壳；

14-隔热层； 15-保温层；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：

图1为本实用新型的主视图，图2为本实用新型实施例一的剖视图，如图所示：一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，包括杯体1及底座2，所述杯体1包括不锈钢内胆11，所述不锈钢内胆11外部设有石墨烯膜材料发热层12，所述石墨烯膜材料发热层12包裹在不锈钢内胆11外部，所述石墨烯膜材料发热层12外部设有杯体外壳13，所述杯体外壳13的材质为不锈钢。

所述杯体外壳13内部设有控制线路板6，所述控制线路板6包括中央处理器、电源控制模块、触控屏驱动模块、功率发生模块以及安全保护模块等，所述控制线路板6一侧设有触控屏3，触控屏3选用液晶材质，所述触控屏3的表面位于杯体外壳13侧部外表面，平整镶嵌于杯体外壳13表面。

所述不锈钢内胆11侧部设有温度传感器5，用于检测杯内液体的实时温度，并将相关温度信息实时传输到控制线路板6内，用以精确控制石墨烯膜材料发热层12是否继续加热或停止加热，以达到精确控制杯内液体温度的效果。所述控制线路板6与石墨烯膜材料发热层12之间通过电线路连接，所述控制线路板6与温度传感器5之间通过电线路连接。

由于石墨烯膜材料发热层12发热所需的电压相对较低，因此可选用电池4作为电源，所述底座2内部设有电池4，所述电池4选用普通可更换的电池。

进一步，所述杯体1上部优选的设有杯盖7，加设杯盖7可以提升水杯整体的加热效率，同时也可以使保温效果更好，并且也更加方便携带。

进一步，所述石墨烯膜材料发热层12的温度调节范围为20℃-100℃。

进一步，所述杯体1厚度范围为1.5mm，较薄的杯体1可以保证水杯的使用方便性及杯体的美观程度。

实施例二：

图3为本实用新型实施例二的剖视图，如图所示：一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，包括杯体1及底座2，所述杯体1包括不锈钢内胆11，所述不锈钢内胆11外部设有石墨烯膜材料发热层12，所述石墨烯膜材料发热层12包裹在不锈钢内胆11外部，由于石墨烯具有在一定电压下可产生远红外辐射，从而产生热能的特性，因此可以对杯内的液体进行加热，所述石墨烯膜材料发热层12外部设有杯体外壳13，所述杯体外壳13的材质为耐热塑料材质。

所述杯体外壳13内部设有控制线路板6，所述控制线路板6包括中央处理器、电源控制模块、触控屏驱动模块、功率发生模块以及安全保护模块等，所述控制线路板6一侧设有触控屏3，触控屏3选用液晶材质，所述触控屏3的表面位于杯体外壳13侧部外表面，所述触控屏3为普通液晶屏幕，平整镶嵌于杯体外壳13表面。

所述不锈钢内胆11侧部设有温度传感器5，所述温度传感器精度为0.1℃，用于检测杯内液体的实时温度，并将相关温度信息实时传输到控制线路板6内，用以精确控制石墨烯膜材料发热层12是否继续加热或停止加热，以达到精确控制杯内液体温度的效果。

所述控制线路板6与石墨烯膜材料发热层12之间通过电线路连接，所述控制线路板6与温度传感器5之间通过电线路连接。

由于石墨烯膜材料发热层12发热所需的电压相对较低，因此可选用电池4作为电源，所述底座2内部设有电池4，所述电池4选用可更换的充电电池。

进一步，所述石墨烯膜材料发热层12与杯体外壳13之间设有隔热层14，防止石墨烯膜材料发热层12产生的热量向杯体1外部方向辐射，以防热量散失，或使控制线路板6温度过高，或烫伤使用者。

更进一步，所述隔热层14与杯体外壳13之间设有保温层15，可以有效防止杯内热量散失。

进一步，所述杯体1上部优选的设有杯盖7，所述杯盖7材质为与杯体材质相同的耐热塑料材质，加设杯盖7可以提升水杯整体的加热效率，同时也可以使保温效果更好，并且也更加方便携带，并保证水杯整体的美观。

进一步，所述石墨烯膜材料发热层12的温度调节范围为20℃-100℃。

进一步，所述杯体1厚度范围为3mm，较薄的杯体1可以保证水杯的使用方便性及杯体的美观程度。

实施例三：

图4为本实用新型实施例三的剖视图，如图所示：一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，包括杯体1及底座2，所述杯体为圆筒型，所述杯体1包括不锈钢内胆11，所述不锈钢内胆11外部设有石墨烯膜材料发热层12，所述石墨烯膜材料发热层12包裹在不锈钢内胆11外部，由于石墨烯具有在一定电压下可产生远红外辐射，从而产生热能的特性，因此可以对杯内的液体进行加热，所述石墨烯膜材料发热层12外部设有杯体外壳13，所述杯体外壳13的材质为不锈钢材质。

所述杯体外壳13内部设有控制线路板6，所述控制线路板6包括中央处理器、电源控制模块、触控屏驱动模块、功率发生模块以及安全保护模块等，所述控制线路板6一侧设有触控屏3，触控屏3选用柔性屏，用以贴合圆筒形杯体1的侧表面。

所述不锈钢内胆11侧部设有温度传感器5，用于检测杯内液体的实时温度，并将相关温度信息实时传输到控制线路板6内，用以精确控制石墨烯膜材料发热层12是否继续加热或停止加热，以达到精确控制杯内液体温度的效果。

所述控制线路板6与石墨烯膜材料发热层12之间通过电线路连接，所述控制线路板6与温度传感器5之间通过电线路连接。

由于石墨烯膜材料发热层12发热所需的电压相对较低，因此可选用电池4作为电源，所述底座2内部设有电池4，所述电池4为可充电电池，以便配合外部电源使用。

进一步，所述底座2一侧设有电源接口，所述电源接口优选的带有防水设计，防止水杯使用过程中有液体溅入，造成短路，且电源接口8既可以直接为石墨烯膜材料发热层12供电，同时也可以为所选用的充电电池进行充电，所述电源接口8可通过电源适配器连接100-240V的交流电源，同时也可以通过汽车内的点烟器或车内电源接口等连接车载电源供电，方便在远途旅行中在车的进行加热使用。

进一步，所述杯体1上部优选的设有杯盖7，所述杯盖7选用与杯体相同的不锈钢材质，加设杯盖7可以提升水杯整体的加热效率，同时也可以使保温效果更好，并且也更加方便携带。

进一步，所述石墨烯膜材料发热层12的温度调节范围为20℃-100℃。

进一步，所述杯体1厚度范围为2mm，较薄的杯体1可以保证水杯的使用方便性及杯体的美观程度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，其特征在于：包括杯体及底座，所述杯体包括不锈钢内胆，所述不锈钢内胆外部设有石墨烯膜材料发热层，所述石墨烯膜材料发热层外部设有杯体外壳；

所述杯体外壳内部设有控制线路板，所述控制线路板一侧设有触控屏，所述触控屏的表面位于杯体外壳侧部外表面，所述不锈钢内胆侧部设有温度传感器，所控制线路板与石墨烯膜材料发热层之间通过电线路连接，所述控制线路板与温度传感器之间通过电线路连接；

所述底座内部设有电池。

2.根据权利要求1所述一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，其特征在于：所述石墨烯膜材料发热层与杯体外壳之间设有隔热层。

3.根据权利要求2所述一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，其特征在于：所述隔热层与杯体外壳之间设有保温层。

4.根据权利要求1所述一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，其特征在于：所述电池为可充电电池。

5.根据权利要求1所述一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，其特征在于：所述底座一侧设有电源接口。

6.根据权利要求5所述一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，其特征在于：所述电源接口可通过电源适配器连接100-240V的交流电源。

7.根据权利要求5所述一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，其特征在于：所述电源接口可接连接车载电源供电。

8.根据权利要求1所述一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，其特征在于：所述杯体上部设有杯盖。

9.根据权利要求1所述一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，其特征在于：所述石墨烯膜材料发热层的温度调节范围为20℃-100℃。

10.根据权利要求1所述一种利用石墨烯材料控制水温的水杯，其特征在于：所述杯体厚度范围为1mm-4.5mm。