CN210617720U - 一种蓄热式石墨烯加热壁画 - Google Patents

Abstract

一种蓄热式石墨烯加热壁画包括装饰画面层（1）、外封装层（2）、石墨烯功能层（3）、温度控制***（4）、电源模块及接口（5）、内封装层（6）、相变储能功能层（7）、聚能反射层（8）、泡沫隔热层（9）、导电箔层10、接线柱11，导电箔层（10）铺设在外封装层（2）内表面两长边的边缘位置处，导电箔层10上固定有接线柱（11），石墨烯功能层（3）、内封装层（6）、相变储能功能层（7）、聚能反射层（8）、泡沫隔热层（9）依次层层堆叠并内嵌于外封装层（1）的凹面内进而实现整体加热壁画的封装，温度控制***（4），电源模块及接口（5）内嵌于外框（2）的其中一个短边上。本实用新型具有可断电继续致热、高红外辐射效率和高热电转换效率，保温时间长（≥40min），使用寿命长的优点。

Description

一种蓄热式石墨烯加热壁画

技术领域

本实用新型属于节能采暖技术领域，具体涉及一种蓄热式石墨烯加热壁画。

背景技术

目前，为了倡导节能减排，改善空气质量，国家以及各地政府部门都在鼓励居民使用清洁能源。而清洁能源主要为两方面，一是“煤改气”，也就是用天然气来取代煤炭。二是“煤改电”，用电采暖设备来取代煤炭锅炉。“煤改气”是以天然气为能源进行供暖，而我国是一个富煤、贫油、少气的国家，致使气源紧张、价格较高；此外，天然气管道铺设难度大，施工成本高而导致采暖费暴涨。“煤改电”以电能为驱动，我国风能、水能资源丰富，境内又有三峡、小浪底等大型水电站，电力供应充足，使用电采暖设备，居民不用担心因电力紧张而出现停电。

目前，“煤改电”所使用的采暖设备主要包括空气能热泵、蓄热式取暖器（如油汀、电加热水式暖气等）、空调等。但上述设备加热时间较长、耗能高、有异响等问题突出，不能带来舒适愉悦的取暖体验。为此，近年来快速发展的碳晶加热壁画、石墨烯加热壁画因其具有加热快（＜60s）、具有红外理疗功能、使用静音、易安装等优势受到了广泛欢迎。然而，其同样存在巨大的缺陷：断电后很快就降温不能保温需要频繁通电加热、出现问题需要整体更换维修成本较高。如专利CN103237372B公开了一种导电碳晶粉发热板制作方法、专利CN104896558B公开了一种负氧离子碳晶和碳纤维红外发热墙纸壁画制作方法、专利CN101825311B公开了一种环境友好型温控保健微晶玉地热功能板生产方法、专利CN106313798B公开了一种氧化石墨烯复合物电子暖气，但上述电加热设备均未解决断电后无法蓄热、如何实现蓄热的问题。

基于实用新型人的专业知识和学科交叉的工作经验，在认真和充分调研、分析、总结和研究现有公知技术和现状的基础上，创造性地开发了“模块化设计、凹面聚能反射层、内充蓄热材料”的关键技术，成功研制了本实用新型，实现了即时加热、高效热能利用和转化、同步蓄热的蓄热式石墨烯加热壁画新产品，有效解决了已有公知技术和现状所存在的无法蓄热、断电即变冷、需频繁通电加热、出现问题需要整体更换维修成本较高的不足、缺陷和弊端，有效提升了产品的功能、行业的技术水平。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种通电即热、断电不即时降温、保温时间长（≥40min），使用寿命长（75年）的蓄热式石墨烯加热壁画。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种蓄热式石墨烯加热壁画，它包括装饰画面层、外封装层、石墨烯功能层、温度控制***、电源模块及接口、内封装层、相变储能功能层、聚能反射层、泡沫隔热层、导电箔层、接线柱、安装卡扣；其中外封装层发热凹面为内表面，另一面为外表面，装饰画面层印制于外封装层的外表面，导电箔层铺设在外封装层内表面两长边的边缘位置处，导电箔层上固定有接线柱，石墨烯功能层、内封装层、相变储能功能层、聚能反射层、泡沫隔热层依次层层堆叠并内嵌于外封装层的凹面内进而实现整体加热壁画的封装，温度控制***，电源模块及接口内嵌于外框的其中一个短边上。

所述装饰画面层可采用绘制、打印、喷绘、喷涂、丝印等中的一种方法印制而成的平面画，亦可是浮雕画等；

所述外封装层是由耐热200-400℃、耐电压冲击10-500KV、耐水、耐酸碱、耐蚀特性的酚醛树脂、聚芳醚酮、氟树脂、环氧树脂、DAP树脂、聚亚胺树脂或三聚氰胺树脂等一种或两种以上高分子材料与玻纤、碳纤维或芳纶纤维等一种或两种以上纤维填料复合而成，将经纤维填料浸胶机浸渍树脂，经烘干制成预浸料——成型材料，然后经裁切、叠合在一起，在压力机作用下层压而制成的层层铺叠压制成的U型型材，其中，纤维填料含量为3-10wt%，U型材料的凹面为内表面，另一面为外表面，其长宽尺寸根据实际需求定制确定，外封装层的厚度为2-8mm；在外封装层内表面距离边缘1-3mm位置处铺设宽度为1-2cm、厚度为30-100μm的导电箔层；导电箔层上焊接或铆接有接线柱；在其长边、短边分别均匀预留有安装卡扣或螺纹孔，用于将石墨烯功能层、内封装层、相变储能功能层、聚能反射层、泡沫隔热层内嵌固定到外封装层；在外封装层的侧边框上边等距安装有2个吊钩，用于墙面安装时使用。

所述聚芳醚酮如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)等；

所述酚醛树脂如210型、210-10型、284型、2402型酚醛树脂，松香改性酚醛树脂、松香对叔丁基苯酚树脂等；

所述氟树脂如聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯（PVF）等；

所述环氧树脂如E-54双酚A型环氧树脂、E-52D双酚A型环氧树脂、WSR618双酚A型环氧树脂、840S双酚A型环氧树脂、DER331双酚A型环氧树脂、EPICLON系列双酚A型环氧树脂、ADEKA系列EP-5100/EP-5100-70X/EP-5100-75X等双酚A型环氧树脂、DX-507双酚A型环氧树脂、4055双酚A型环氧树脂、YD-900双酚A型环氧树脂等；

所述DAP树脂如WH9100BLK-F型DAP树脂、聚特系列DAP树脂、DAP-A型DAP树脂等；

所述聚亚胺树脂如均酐型聚酰亚胺、醚酐型聚酰亚胺、氟酐型聚酰亚胺、酮酐型聚酰亚胺等；

所述三聚氰胺树脂如Cymel的300、301、303、323、327型三聚氰胺树脂，甲醚化三聚氰胺树脂如CYMEL 385、CYMEL 325、CYMEL 327型等；

所述石墨烯功能层为石墨烯红外发热涂料或石墨烯红外发热油墨通过印刷、喷涂、刷涂等方式喷涂于外封装层内表面而形成的涂层或薄膜，厚度为10-300μm；石墨烯红外发热涂料或石墨烯红外发热涂料油墨可以自制也可外购，具有施加电场后可发热并发射红外线的功能。

所述外购石墨烯红外发热涂料或石墨烯红外发热油墨如东莞中科智恒新材料有限公司的纳米水性喷涂散热涂料、德阳烯碳科技有限公司石墨烯CHR01涂料、纽平信息科技（上海）有限公司的石墨烯红外辐射涂料、中科炭美^@石墨烯导电油墨、深圳市千代电子材料有限公司CCI-305T石墨烯远红外电热碳浆、CCI-305D石墨烯远红外电热碳浆、北京旭碳新材料科技有限公司石墨烯导电油墨等。

所述温度控制***，包含有温度控制模块、湿度测试模块、功率计和触控显示器四大模块及对应外置式传感器，此***对温度具有智能控制功能，温度可控范围为25-100℃；对湿度、功率具有实时检测和显示功能。从电源模块接入外来电源分配到温度控制模块、湿度计、功率计和显示器模块，其中温度控制模块自带电源220V、10A的输入端和输出端，其中输入端与外来电源相连接，输出端与导电箔层上的接线端通过弹簧触点相连接；且温度控制模块、湿度测试模块和功率计模块通过串口、并口、USB、COM端口等通讯端口与触控显示器相连，并将温度传感器、湿度传感器的数据并同步到显示屏上，并可通过键盘输入设定的温度值；另一方面具有通过温度控制模块进而实现控制输出端电路的通断，当温度高于设定温度时，自动断开电源与石墨烯功能层之间的电路，停止加热；当温度低于设定温度时，自动连通电源与石墨烯功能层之间的电路，开始加热；进而实现对温度的控制；外置式传感器与各模块通过屏蔽线相连。

所述温度控制模块如ANTHONE900U型、民熔SM5-LCD型、品益PY-SM5型、SiEvalTC-05B型等；

所述湿度测试模块如希玛AR827、AR837、AR847+型、建大仁科COS-04型、TELESKY系列模块等；

所述功率计如希崖D52-2048模块、Risym-1模块、YB5140DM模块等；

所述触控显示器如UE035HV-RN40-L006型、UE035HV-RN50-L010型、UE035HV-IH21-L009型、UE040WV-RH45-L026型、XG028型、XG121型、LTN106W1-L01 LCD型等；

所述电源模块及接口为市售的品式内置保险插座，用于连接外接220V电源，可镶嵌于外封装层侧边的任意位置，外部预留有三爪插孔用于连接家用电源，内部与温度控制模块的输入端相连接。如AC-01、AC-02、AC-03型卡式品字插座，HDR的120C01、120C02型卡式品字插座等；

所述内封装层是由与外封装层采用同样材质和工艺而压制成的平面板材，厚度为0.5-3mm，板材四周边缘处安装有密封圈，内封装层与外封装层通过卡扣固定到一起，起到保护石墨烯功能层的作用，并同时具有防止石墨烯功能层与外界直接接触，起到绝缘和提升蓄热式石墨烯加热壁画安全性的作用；

所述相变储能功能层是由多空隙导热材料和封装于其内部空隙位置的相变材料组成的板状材料，相变材料的填充率为80-98%，功能层厚度为2-5mm。封装方式有密封胶封装、外加铝壳、铜壳封装等。相变储能功能层通过螺丝固定于内封装层上。

所述相变材料主要包括无机相变材料、有机相变材料及其复合相变材料三类；

所述相变材料至少包含一种液态相变材料，在标准大气压下，相变材料的相变点为35-200℃、相变潜热450kcal/kg——900 kcal/kg。

所述无机类相变材料主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等如碱及碱土金属卤化物、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、错酸盐、碳酸盐等；

所述有机类相变材料主要包括石蜡、脂肪酸类、多元醇类、醋酸和其他有机物及上述材料复合而成的复合相变材料如季戊四醇(PE)、三羟甲基乙烷(PG)、新戊二醇(NPG)、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMP)、三羟甲基氨基甲烷(TAM)、硬脂酸-正丁醇酯、硬脂酸-异丙醇酯、硬脂酸-丙三醇三酯等；

所述多空隙导热材料包括导热毛细铜管或毛细铝管编织而成多空隙导热网、多孔金属-有机骨架材料、多孔碳气凝胶材料、多孔石墨烯气凝胶材料等；

所述聚能反射层是将红外线反射涂料涂覆在高分子材料制备成盘状的凹板表面，凹板厚度为1-5mm；或将背胶的铝箔、锡箔等粘附与其表面，涂层或箔层厚度为150-300μm；利用上述材料的红外反射特性防止红外线通过该涂层导向蓄热式石墨烯加热壁画的背面，并将辐射到该表面的红外线反射向相变储能功能层和装饰画面层，并经过凹状表面的反射作用有效将向四周扩散的红外线聚集向相变储能功能层和装饰画面层聚能作用，这样可使经过双重反射的红外线一方面可对相变储能功能层进行加热并通过相变储能功能层实现储能的目的，另一方面这些红外线还可通过蓄热式石墨烯加热壁画的装饰画面层向外辐射进而加热室内温度。聚能反射层的凹面与内封装层所形成的空间内填充着相变储能功能层（相变储能材料和多空隙导热材料）；聚能反射层通过卡扣嵌入外封装层中。

所述聚能反射层使用的红外线反射涂料是由石墨烯、粘结剂、红外辐射增强功能填料和固化剂组成，将上述材料经过分散搅拌混合后形成的涂料。其组分质量百分比如下：

粘结剂 20-45%

石墨烯 1-20%

红外反射增强功能填料 30-50%

树脂固化剂 3-10%。

所述粘结剂为液态的环氧树脂、聚氨酯、氟烯烃树脂中一种或一种以上，环氧树脂如E44、E31、E51等；聚氨酯如E-385P、85A、EC8180等；氟烯烃树脂如聚四氟乙烯（PTFE）、全氟（乙烯丙烯）（FEP）共聚物、聚全氟烷氧基（PFA）树脂、乙烯一四氟乙烯（ETFE）共聚物、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氟乙烯（PVF）等；

所述石墨烯选自单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、多层石墨烯、氧化石墨烯微片、石墨烯量子点、石墨烯纳米带、经过化学或物理法在石墨烯中引入原子或官能团后所形成的功能化石墨烯中的至少一种；

所述红外反射增强功能填料为Al粉、Cu粉、Fe粉、zn粉、ITOIn ( Sn) ₂O₃、二氧化钛、氧化锆、碳化硅、氮化硼纳米管、三氧化二铝、白炭黑等中的一种或一种以上；

所述树脂固化剂为乙二胺、间苯二胺、苯二甲胺、聚酰胺、T31．590、C20中的一种中的至少一种；

所述涂覆型聚能反射层制备过程如下：

1）将高分子材料制备成盘装的凹板表面进行表面打磨，增加其粗糙度；

2）将石墨烯、红外反射增强功能填料浸泡于液体的粘结剂中，并采用真空搅拌方式使石墨烯和红外反射增强功能填料表面充分被粘结剂浸润；

3）将树脂固化剂加入，并充分搅拌，获得红外线反射涂料，需要检验，检验合格后，静置备用；

4）将红外线反射涂料通过喷涂、刷涂等方式涂敷于高分子材料制备成盘装的凹板表面，形成聚能反射层8。

所述粘贴型聚能反射层制备过程如下：

1）将高分子材料制备成盘装的凹板表面进行表面打磨，增加其粗糙度；

2）将购置的背胶铝箔、锡箔除去防护膜，露出胶层，胶面紧贴在高分子材料制备成盘装的凹板表面，形成聚能反射层8。

所述泡沫隔热层是由聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯等低导热或绝热材料通过发泡工艺所制备得具有隔热作用的多孔泡沫层，厚度为1-5cm；可有效防止热量从取暖壁画背面散失；泡沫隔热层通过螺丝固定并镶嵌入外封装层中；

所述导电箔层是由铝、铜、镍、金、银等一种或一种以上材料通过压延等工艺制备而成的箔材；

所述接线柱是使用铜、铝、镍、碳棒等材料制备的台阶型圆柱状导体，其台阶型大圆柱与导电箔层连接固定在一起，台阶型小圆柱顶部开有接线孔，通过导线与电源模块及接口的输出端相连接，且三分之一导电箔层宽度＜台阶型大圆柱的直径≤导电箔层宽度，小圆柱直径为大圆柱直径的二分之一；

侧边框是指外封装层上四周所围起来的边缘区域，即构成“U”的向上弯曲的边缘区域；且其高度为石墨烯功能层、内封装层、相变储能功能层、聚能反射层和泡沫隔热层厚度之和的1-2.0倍；

正面边框是在指外封装层的外表面，装饰画面层与外表面外边框之间所形成的边界区域。

安装卡扣是预留在侧边框的用于安装内封装层和聚能反射层的卡扣，侧边框的长边上下两层各留4个卡扣、短边上下上下两层各留2个卡扣；第一层卡扣距外封装层内表面高度为石墨烯功能层厚度+内封装层厚度；第二层卡扣距第一层卡扣距离为相变储能功能层厚度+聚能反射层厚度。

优选地，所述装饰画面层采用耐高温为200-260℃的油墨材质打印为佳；

优选地，所述外封装层外表面经过粗糙度提升处理使，其粗糙度为Ra =1.5-2.0μm，提升与装饰画面层1的结合力；

优选地，石墨烯功能层与导电箔层之间采用导电胶连接或挤压连接；

优选地，聚能反射层凹面曲率范围为2000R-5000R；

优选地，所述相变储能功能层所使用相变材料相变温度范围为：50-80℃、相变潜热500kcal/kg-800 kcal/kg；

优选地，当聚能反射层采用的曲率足够合理能够反射99%以上的红外线时可不使用泡沫隔热层进而制作超薄的蓄热式石墨烯加热壁画;

优选地，侧边框高度为石墨烯功能层、内封装层、相变储能功能层、聚能反射层和泡沫隔热层厚度之和的1.1-1.5倍;

优选地，石墨烯功能层、温度控制***电源模块及接口、内封装层、相变储能功能层、聚能反射层、泡沫隔热层与外封装层采用螺纹或可拆卸式卡扣连接方式，便于升级、维修或更换零配件。

综上所述，本实用新型的有益性效果是提供了一种模块化设计、维修成本低、通电后即时（＜60s）发热、断电后可在所设定的温度范围内（＞40℃）保温一定时间（≥40min）的蓄热式石墨烯加热壁画。本实用新型通过模块化设计、一体化隐形边框、凹面聚能反射层、内充蓄热材料四大关键技术，解决了已有公知技术和现状所存在的无法蓄热、需频繁通电加热、外观边框明显、出现问题需要整体更换维修成本较高的不足、缺陷和弊端，有效提升了产品的功能、行业的技术水平。具体地工作原理为：设定好需要加到的温度，通电后石墨烯功能层在电场作用下开始发热并辐射红外线，其热能和红外线能量传递方向为石墨烯功能层前后两侧。传递到前侧的热能通过装饰画面层辐射向加热壁画安装空间内；传递到后侧的热能一部分通过相变储能功能层进行吸收并被多空隙导热材料快速传递被相变材料所吸收并储存起来；另一部分透过相变储能功能层的热能到达聚能反射层后经过凹状表面红外反射涂层的反射作用和凹面的聚能反射作用均在此反射回相变储能功能层和装饰画面层，实现了背面能量零泄露的目的。当加热到预设温度时，在温度控制***作用下石墨烯功能层两端电源断开，电场消失而不再发热。此时，储存到相变材料中的热量开始发挥作用继续向外传递热能进而实现了断电后继续可加热的保温功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例采用的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本实用新型为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，并不对本实用新型造成约束。

图1 为本实用新型蓄热式石墨烯加热壁画分层立体示意图；

图2 为本实用新型蓄热式石墨烯加热壁画各功能层断面示意图；

图3 为本实用新型蓄热式石墨烯加热壁画外封装层2剖面示意图。

如图所示，1是饰画面层，2是外封装层，3是石墨烯功能层，4是温度、湿度、功率多功能显示与控制***，5是电源模块及接口，6是内封装层，7是相变储能功能层，8是聚能反射层，9是泡沫隔热层，10是导电箔层，11是接线柱、12是侧边框、13是正面边框、14是安装卡扣。

具体实施方式

实施例1

如图1-3所示，本实用新型蓄热式石墨烯加热壁画，主要包括以下单元：装饰画面层1、外封装层2、石墨烯功能层3、温度控制***4、电源模块及接口5、内封装层6、相变储能功能层7、聚能反射层8、泡沫隔热层9、导电箔层10、接线柱11、安装卡扣14。

如图1、3所示外封装层2发热凹面为内表面，另一面为外表面，装饰画面层1印制于外封装层2的外表面，导电箔层10铺设在外封装层2内表面两长边的边缘位置处，导电箔层10上固定有接线柱11，石墨烯功能层3、内封装层6、相变储能功能层7、聚能反射层8、泡沫隔热层9依次层层堆叠并内嵌于外封装层2的凹面内进而实现整体加热壁画的封装，温度控制***4，电源模块及接口5内嵌于外封装层2的其中一个短边上。

如图2、3所示外封装层2是由树脂与纤维材料经纤维填料浸胶机浸渍环氧树脂，经烘干制成预浸料——成型材料，然后经裁切、叠合在一起，在压力机作用下层压而制成的层层铺叠压制成的U型型材，在外封装层2内表面铺设导电箔层10；导电箔层10上连接有接线柱11；在侧边框12的长边、短边分别均匀预留有卡扣，石墨烯功能层3通过浆料的粘结剂所形成的胶层与外封装层2内表面及导电箔层连接；内封装层6通过四周的密封圈与外封装层2的四边紧密连接密封并通过卡扣固定到外封装层2上；相变储能功能层7通过螺丝固定于内封装层6上；接着将聚能反射层8通过卡扣嵌入外封装层2中；泡沫隔热层9通过螺丝固定并镶嵌入外封装层2上；

如图2所示，温度控制***4，包含有温度控制模块、湿度测试模块、功率计和触控显示器四大模块及对应外置式传感器，此***对温度具有智能控制功能；对湿度、功率具有实时检测和显示功能。外来电源或市电通过电源模块5接入并分配到温度控制、湿度计、功率计和显示器等模块，其中温度控制模块自带电源220V、10A的输入端和输出端，其中输入端与外来电源相连接，输出端与导电箔层10上的接线柱11通过焊接相连接；且温度控制模块、湿度测试模块和功率计模块通过通讯端口与触控显示器相连，并将温度传感器、湿度传感器的数据并同步到显示屏上，并可通过键盘输入设定的温度值；另一方面具有通过温度控制模块进而实现控制输出端电路的通断，当温度高于设定温度时，自动断开电源与石墨烯功能层3之间的电路，停止加热；当温度低于设定温度时，自动连通电源与石墨烯功能层3之间的电路，开始加热；进而实现对温度的控制；外置式传感器与各模块通过屏蔽线相连。

外封装层2是由高分子材料与纤维填料复合而成，将经纤维填料浸胶机浸渍树脂，经烘干制成预浸料——成型材料，然后经裁切、叠合在一起，在压力机作用下层压而制成的层层铺叠压制成的U型型材。

石墨烯功能层3为石墨烯红外发热涂料或石墨烯红外发热油墨通过印刷、喷涂、刷涂等方式喷涂于外封装层2内表面而形成的涂层或薄膜。

温度控制***4，包含有温度控制模块、湿度测试模块、功率计和触控显示器四大模块及对应外置式传感器。

内封装层6是由与外封装层2采用同样材质和工艺而压制成的平面板材。

为了弥补现有墨烯加热壁画在断电即冷、无法储热、功耗大等缺陷，本实用新型选用了相变储能功能层7。相变储能功能层7结构和制作方法如下：

相变储能功能层7是由多空隙导热材料和封装于其内部空隙位置的相变材料组成的板状材料，最后通过密封胶封装、外加铝壳、铜壳封装等方式形成功能层。

为了提升器件的单向红外辐射能力，提高器件发热效能，减少器件对安装墙体的烘烤，增加了聚能反射层8。聚能反射层8是将高分子材料制备成盘装的凹板，并在其凹陷表面涂覆一层红外线反射涂料或将背胶的铝箔、锡箔等粘附与其表面，进而形成红外反射涂层。

红外线反射涂料的制备方法方法如下：按组分质量百分比将粘结剂、石墨烯、红外反射增强功能填料、树脂固化剂经过磨合、混合、搅拌等工序制成涂料。

聚能反射层8是将红外线反射涂料涂覆或将背胶的铝箔、锡箔等粘附在高分子材料制备成盘状的凹板表面；

涂覆型聚能反射层8制备过程如下：

5）将高分子材料制备成盘装的凹板表面进行表面打磨，增加其粗糙度；

6）将石墨烯、红外反射增强功能填料浸泡于液体的粘结剂中，并采用真空搅拌方式使石墨烯和红外反射增强功能填料表面充分被粘结剂浸润；

7）将树脂固化剂加入，并充分搅拌，获得红外线反射涂料，需要检验，检验合格后，静置备用；

8）将红外线反射涂料通过喷涂、刷涂等方式涂敷于高分子材料制备成盘装的凹板表面，形成聚能反射层8。

粘贴型聚能反射层8制备过程如下：

3）将高分子材料制备成盘装的凹板表面进行表面打磨，增加其粗糙度；

4）将购置的背胶铝箔、锡箔除去防护膜，露出胶层，胶面紧贴在高分子材料制备成盘装的凹板表面，形成聚能反射层8。

泡沫隔热层9是由聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯等低导热或绝热材料通过发泡工艺所制备得具有隔热作用的多孔泡沫层。

导电箔层10是由铝、铜、镍、金、银等一种或一种以上材料通过压延等工艺制备而成的箔材。

接线柱11是使用铜、铝、镍、碳棒等材料制备的台阶型圆柱状导体，其台阶型大圆柱与导电箔层10连接固定在一起，台阶型小圆柱顶部开有接线孔，通过导线与电源模块及接口5的输出端相连接。

本实施例具体实施中，装饰画面层1采用打印的方法印制而成的平面画；

外封装层2是由3wt%的玻纤与2402型酚醛树脂压制而成的长为120cm、宽为60cm、厚度为8mm的U型板材；

石墨烯功能层3为中科炭美^@石墨烯导电油墨可通过印刷方式在外封装层2内表面形成的厚度为10μm的薄膜；

温度控制***4温度可控范围为25-100℃，所使用的温度控制模块为ANTHONE900U型、湿度测试模块为建大仁科COS-04型、功率计为希崖D52-2048模块、触控显示器为UE035HV-RN40-L006型，并通过串口实现相互连接；

电源模块及接口5为AC-03型卡式品字插座；

内封装层6由与外封装层2采用同样材质和工艺而压制成的厚度为3mm的板材，板材四周边缘处安装有密封圈；

相变储能功能层7是由季戊四醇(PE)（相变点168℃）填充于多孔石墨烯气凝胶材料中（填充率为80%），并经过铝壳封装而形成的厚度为4mm的功能层；

聚能反射层8是将150μm的背胶铝箔贴敷于厚度为3mm的盘装的凹板表面而形成的反射层；

泡沫隔热层9是由聚氯乙烯发泡而成的厚度为2cm的板材；

导电箔层10铺设于外封装层2内表面距离边缘1mm位置处，宽度为2cm、厚度为30μm；

接线柱11是使用铜棒制备的台阶型圆柱状导体，其台阶型大圆柱与导电箔层10连接固定在一起，台阶型小圆柱顶部开有接线孔，通过导线与电源模块及接口5的输出端相连接，台阶型大圆柱的直径为1cm，小圆柱直径为0.5cm；

侧边框12的高度为32mm。

实施例2

本实施例具体实施中，装饰画面层1采用喷绘的方法而成的平面画；

外封装层2是由10wt%的玻纤与乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)压制而成的长为120cm、宽为60cm、厚度为6mm的U型板材；

石墨烯功能层3为德阳烯碳科技有限公司石墨烯CHR01涂料通过刷涂方式在外封装层2内表面形成的厚度为100μm的薄膜；

温度控制***4温度可控范围为25-100℃，所使用的温度控制模块为品益PY-SM5型、湿度测试模块为AR837型、功率计为Risym-1模块、触控显示器为XG028型，并通过USB口实现相互连接；

电源模块及接口5为120C02型卡式品字插座；

内封装层6由与外封装层2采用同样材质和工艺而压制成的厚度为0.5mm的板材，板材四周边缘处安装有密封圈；

相变储能功能层7是由硬脂酸-异丙醇酯（相变点35℃，相变焓450 kcal/kg）填充于毛细铜管编织而成多空隙导热网中（填充率为98%），并经过铜壳封装而形成的厚度为5mm的功能层；

聚能反射层8是将20wt%的E-385P聚氨酯、20wt%的双层石墨烯、30wt%的Al粉、10wt%的间苯二胺混合后制备成的功能浆料，然后在5mm厚的盘状凹板表面涂覆成200μm的反射层；

泡沫隔热层9是由聚丙烯发泡而成的厚度为1cm的板材；

导电箔层10铺设于外封装层2内表面距离边缘3mm位置处，宽度为1.2cm、厚度为100μm；

接线柱11是使用铜棒制备的台阶型圆柱状导体，其台阶型大圆柱与导电箔层10连接固定在一起，台阶型小圆柱顶部开有接线孔，通过导线与电源模块及接口5的输出端相连接，台阶型大圆柱的直径为0.42cm，小圆柱直径为0.21cm；

侧边框12的高度为20.8mm。

实施例3

本实施例具体实施中，装饰画面层1采用打印的方法印制而成的平面画；

外封装层2是由5wt%的碳纤维与聚醚醚酮(PEEK)树脂压制而成的长为120cm、宽为60cm、厚度为2mm的U型板材；

石墨烯功能层3为东莞中科智恒新材料有限公司的纳米水性喷涂散热涂料通过喷涂方式在外封装层2内表面形成的厚度为300μm的薄膜；

温度控制***4温度可控范围为25-100℃，所使用的温度控制模块为ANTHONE900U型、湿度测试模块为建大仁科COS-04型、功率计为希崖D52-2048模块、触控显示器为UE035HV-RN40-L006型，并通过串口实现相互连接；

电源模块及接口5为AC-03型卡式品字插座；

内封装层6由与外封装层2采用同样材质和工艺而压制成的厚度为2mm的板材，板材四周边缘处安装有密封圈；

相变储能功能层7是由2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMP)（相变点56℃）填充于多孔金属-有机骨架材料中（填充率为88%），并经过铝壳封装而形成的厚度为2mm的功能层；

聚能反射层8是将45wt%的聚全氟烷氧基（PFA）树脂、1wt%的石墨烯量子点、50wt%的氮化硼纳米管、5wt%的C20固化剂混合后制备成的功能浆料，然后在1mm厚的盘状凹板表面涂覆成300μm的反射层；

泡沫隔热层9是由聚氯乙烯发泡而成的厚度为5cm的板材；

导电箔层10铺设于外封装层2内表面距离边缘2mm位置处，宽度为1.5cm、厚度为50μm；

接线柱11是使用铜棒制备的台阶型圆柱状导体，其台阶型大圆柱与导电箔层10连接固定在一起，台阶型小圆柱顶部开有接线孔，通过导线与电源模块及接口5的输出端相连接，台阶型大圆柱的直径为1.4cm，小圆柱直径为0.7cm；

侧边框12的高度为60mm。

实施例4

本实施例具体实施中，装饰画面层1采用打印的方法印制而成的平面画；

外封装层2是由6wt%的芳纶纤维与YD-900双酚A型环氧树脂压制而成的长为120cm、宽为60cm、厚度为4mm的U型板材；

石墨烯功能层3为中科炭美^@石墨烯导电油墨可通过印刷方式在外封装层2内表面形成的厚度为60μm的薄膜；

温度控制***4温度可控范围为25-100℃，所使用的温度控制模块为ANTHONE900U型、湿度测试模块为建大仁科COS-04型、功率计为希崖D52-2048模块、触控显示器为UE035HV-RN40-L006型，并通过串口实现相互连接；

电源模块及接口5为AC-03型卡式品字插座；

内封装层6由与外封装层2采用同样材质和工艺而压制成的厚度为4mm的板材，板材四周边缘处安装有密封圈；

相变储能功能层7是由季戊四醇（相变点188℃）填充于多孔石墨烯气凝胶材料中（填充率为96%），并经过铝壳封装而形成的厚度为2.8mm的功能层；

聚能反射层8是将200μm的背胶锡箔贴敷于厚度为2mm的盘装的凹板表面而形成的反射层；

泡沫隔热层9是由聚氨酯发泡而成的厚度为2cm的板材；

导电箔层10铺设于外封装层2内表面距离边缘1.2mm位置处，宽度为1cm、厚度为80μm；

接线柱11是使用铜棒制备的台阶型圆柱状导体，其台阶型大圆柱与导电箔层10连接固定在一起，台阶型小圆柱顶部开有接线孔，通过导线与电源模块及接口5的输出端相连接，台阶型大圆柱的直径为0.5cm，小圆柱直径为0.25cm；

侧边框12的高度为58.12mm。

实施例5

本实施例具体实施中，装饰画面层1采用雕刻的方法而成的浮雕画；

外封装层2是由8wt%的碳纤维与WH9100BLK-F型DAP树脂压制而成的长为120cm、宽为60cm、厚度为6mm的U型板材，粗糙度为Ra =2.0μm；

石墨烯功能层3为中科炭美^@石墨烯导电油墨可通过印刷方式在外封装层2内表面形成的厚度为180μm的薄膜；

温度控制***4温度可控范围为25-100℃，所使用的温度控制模块为ANTHONE900U型、湿度测试模块为TELESKY系列模块、功率计为希崖D52-2048模块、触控显示器为LTN106W1-L01 LCD型，并通过COM端口实现相互连接；

电源模块及接口5为AC-03型卡式品字插座；

内封装层6由与外封装层2采用同样材质和工艺而压制成的厚度为2.2mm的板材，板材四周边缘处安装有密封圈；

相变储能功能层7是由KHF₂（相变点200℃）填充于多孔碳气凝胶材料中（填充率为95%），并经过铝壳封装而形成的厚度为3.8mm的功能层；

聚能反射层8是将30wt%的聚全氟（乙烯丙烯）（FEP）共聚物、12wt%的石墨烯量子点、40wt%的三氧化二铝、3wt%的聚酰胺固化剂混合后制备成的功能浆料，然后在1mm厚的盘状凹板表面涂覆成300μm的反射层；凹面曲率范围为4000R；

泡沫隔热层9是由聚氯乙烯发泡而成的厚度为2cm的板材；

导电箔层10铺设于外封装层2内表面距离边缘1mm位置处，宽度为2cm、厚度为30μm；

接线柱11是使用铜棒制备的台阶型圆柱状导体，其台阶型大圆柱与导电箔层10连接固定在一起，台阶型小圆柱顶部开有接线孔，通过导线与电源模块及接口5的输出端相连接，台阶型大圆柱的直径为1cm，小圆柱直径为0.5cm；

侧边框12的高度为16.38mm。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

本实用新型的蓄热式石墨烯加热壁画具有从室温升至60℃的升温时间为15-40s，断电后保持40℃以上温度的时间为40-90min，热电转换效率为95.0-99.6%，泡沫隔热层背板温度为室温±3℃等特点。

本实用新型可以根据需求设计成各种类型的红外发热体，如远红外的电暖画、卷轴画、暖足宝、地暖膜、地砖、壁纸等，以上所述实施方式仅用来说明本实用新型，但不限于此。在不偏离本实用新型构思的条件下，所属技术领域人员做出的适当变更、调整也应纳入本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (25)

1.一种蓄热式石墨烯加热壁画，它包括装饰画面层（1）、外封装层（2）、石墨烯功能层（3）、温度控制***（4）、电源模块及接口（5）、内封装层（6）、相变储能功能层（7）、聚能反射层（8）、泡沫隔热层（9）、导电箔层（10）、接线柱（11），其特征在于外封装层（2）发热凹面为内表面，另一面为外表面，装饰画面层（1）印制于外封装层（2）的外表面，导电箔层（10）铺设在外封装层（2）内表面两长边的边缘位置处，导电箔层（10）上固定有接线柱（11），石墨烯功能层（3）、内封装层（6）、相变储能功能层（7）、聚能反射层（8）、泡沫隔热层（9）依次层层堆叠并内嵌于外封装层（2）的凹面内进而实现整体加热壁画的封装，温度控制***（4），电源模块及接口（5）内嵌于外封装层（2）的其中一个短边上。

2.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述外封装层（2）是由耐热200-400℃、耐电压冲击10-500KV高分子材料与纤维填料制成的U型型材。

3.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述外封装层（2）的厚度为2-8mm；在外封装层（2）内表面距离边缘1-3mm位置处铺设宽度为1-2cm、厚度为30-100μm的导电箔层（10）；导电箔层（10）上焊接或铆接有接线柱11；在其长边、短边分别均匀预留有安装卡扣（14）或螺纹孔，用于将石墨烯功能层（3）、内封装层（6）、相变储能功能层（7）、聚能反射层（8）、泡沫隔热层（9）内嵌固定到外封装层（2）。

4.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述石墨烯功能层（3）为石墨烯红外发热涂料或石墨烯红外发热油墨通过印刷、喷涂、刷涂方式喷涂于外封装层（2）内表面而形成的涂层或薄膜，厚度为10-300μm。

5.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述温度控制***（4）包含有温度控制模块、湿度测试模块、功率计和触控显示器四大模块及对应外置式传感器，温度控范围为25-100℃。

6.如权利要求5所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于从电源模块及接口（5）接入外来电源分配到温度控制模块、湿度计、功率计和显示器模块，其中温度控制模块自带电源220V、10A的输入端和输出端，其中输入端与外来电源相连接，输出端与导电箔层（10）上的接线端通过弹簧触点相连接；且温度控制模块、湿度测试模块和功率计模块通过串口、并口、USB、COM端口的通讯端口与触控显示器相连，并将温度传感器、湿度传感器的数据并同步到显示屏上，并可通过键盘输入设定的温度值，外置式传感器与各模块通过屏蔽线相连。

7.如权利要求5所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述温度控制模块为ANTHONE900U型、民熔SM5-LCD型、品益PY-SM5型或SiEvalTC-05B型。

8.如权利要求5所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述湿度测试模块为希玛AR827、AR837、AR847+型、建大仁科COS-04型或TELESKY系列模块。

9.如权利要求5所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述功率计为希崖D52-2048模块、Risym-1模块或YB5140DM模块。

10.如权利要求5所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述触控显示器为UE035HV-RN40-L006型、UE035HV-RN50-L010型、UE035HV-IH21-L009型、UE040WV-RH45-L026型、XG028型、XG121型或LTN106W1-L01 LCD型。

11.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述电源模块及接口（5）为为AC-01、AC-02或AC-03型卡式品字插座，或HDR的120C01或120C02型卡式品字插座。

12.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述内封装层（6）是与外封装层（2）采用同样材质和工艺而压制成的平面板材，厚度为0.5-3mm，板材四周边缘处安装有密封圈，内封装层（6）与外封装层（2）通过卡扣固定到一起。

13.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述相变储能功能层（7）是由多空隙导热材料和封装于其内部空隙位置的相变材料组成的板状材料，相变材料的填充率为80-98%，功能层（7）厚度为2-5mm，相变储能功能层（7）固定于内封装层（6）上。

14.如权利要求13所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述相变材料至少包含一种液态相变材料，在标准大气压下，相变材料的相变点为35-200℃、相变潜热450kcal/kg——900 kcal/kg。

15.如权利要求13所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述相变材料为无机相变材料、有机相变材料或其复合相变材料。

16.如权利要求15所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述无机类相变材料是结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类。

17.如权利要求13所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述多空隙导热材料为导热毛细铜管或毛细铝管编织而成多空隙导热网、多孔金属-有机骨架材料、多孔碳气凝胶材料或多孔石墨烯气凝胶材料。

18.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述聚能反射层（8）是将红外线反射涂料涂覆在高分子材料制备成盘状的凹板表面，凹板厚度为1-5mm；或将背胶的铝箔或锡箔粘附与其表面，涂层或箔层厚度为150-300μm；聚能反射层（8）的凹面与内封装层（6）所形成的空间内填充着相变储能功能层（7）；聚能反射层（8）嵌入外封装层（2）中。

19.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述泡沫隔热层（9）是由聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯低导热或绝热材料通过发泡工艺所制备得具有隔热作用的多孔泡沫层，厚度为1-5cm；泡沫隔热层（9）固定并镶嵌入外封装层（2）中。

20.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述接线柱（11）是使用铜、铝、镍、碳棒制备的台阶型圆柱状导体，其台阶型大圆柱与导电箔层（10）连接固定在一起，台阶型小圆柱顶部开有接线孔，通过导线与电源模块及接口（5）的输出端相连接，且三分之一导电箔层（10）宽度＜台阶型大圆柱的直径≤导电箔层（10）宽度，小圆柱直径为大圆柱直径的二分之一。

21.如权利要求1所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于侧边框（12）是指外封装层（2）上四周所围起来的边缘区域，且其高度为石墨烯功能层（3）、内封装层（6）、相变储能功能层（7）、聚能反射层（8）和泡沫隔热层（9）厚度之和的1-2.0倍。

22.如权利要求2所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于所述外封装层（2）外表面的粗糙度为Ra =1.5-2.0μm。

23.如权利要求18所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于优选地，聚能反射层（8）凹面曲率范围为2000R-5000R。

24.如权利要求13所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于优选地，所述相变储能功能层（7）所使用相变材料相变温度范围为：50-80℃、相变潜热500kcal/kg-800 kcal/kg。

25.如权利要求21所述的一种蓄热式石墨烯加热壁画，其特征在于侧边框（12）高度为石墨烯功能层（3）、内封装层（6）、相变储能功能层（7）、聚能反射层（8）和泡沫隔热层（9）厚度之和的1.1-1.5倍。

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