一种复合式石墨烯发热元件及发热装置的制作方法

本发明涉及石墨烯材料应用，具体涉及一种复合式石墨烯发热元件及发热装置。

背景技术：

1、本申请对于背景技术的描述属于与本申请相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本申请的技术方案，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本申请在首次提出申请的申请日的现有技术。

2、石墨烯是近些年新兴的一种碳材料，只有一个原子厚度，约0.3纳米。独特的结构赋予了石墨烯优异的电学、光学、机械和热学性能，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的新型纳米材料，导电性能比普通导电介质高出80％，其在可见和红外光波段透明度高达97.7％。石墨烯发热膜层是百分之百的碳，产生的远红外辐射有良好的医疗理疗作用，已被用于除螨虫、美容、保健等。通电后的石墨烯发热膜层中的碳分子做“布朗运动”，在产生热量的同时，会产生85％左右的远红外线来辐射热量。然而，当前的石墨烯发热膜通电后发出的红外辐射是各向同性的，未朝向目标区域的红外辐射将很快被耗散掉，由此造成能效比不高。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的上述缺陷，本发明旨在提供一种复合式石墨烯发热元件及发热装置，其可对目标区域的红外辐射进行增强反射。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、本发明提供的复合式石墨烯发热元件，包括沿竖直方向依次堆叠设置的载体、第一离子提供层、复合石墨烯层、第二离子提供层、第三石墨烯层、第一保护层；

4、其中，复合石墨烯层包括沿水平方向铺设且相邻之间具有第一间隔的第一石墨烯层和第二石墨烯层；通电后，第三石墨烯层发热，第一离子提供层、第一石墨烯层、第二石墨烯层、第二离子提供层共同构成一个可增强反射的红外反射器。

5、进一步地，第一离子提供层和第二离子提供层选自含有离子液的多孔材料、离子溶胶或离子凝胶中一种或组合。

6、进一步地，第一石墨烯层可以是单层石墨烯、少层石墨烯或多层石墨烯。

7、进一步地，第二石墨烯层为层数不少于30且不大于250的多层石墨烯。

8、进一步地，第一石墨烯层在水平方向的宽度不大于第二石墨烯层的宽度。

9、进一步地，第二离子提供层的厚度不小于第一离子提供层的厚度。

10、进一步地，从上往下看，第三石墨烯层的投影完全覆盖第一石墨烯层和第二石墨烯层以及两者之间的第一间隔。

11、进一步地，第一保护层覆盖第三石墨烯层顶面，同时包覆第三石墨烯层、第二离子提供层、第一石墨烯层、第二石墨烯层、第一离子提供层的各个暴露的侧面，并覆盖载体未被第一离子提供层遮蔽的区域。

12、本发明还提供采用上述复合式石墨烯发热元件的发热装置，其包括若干个相邻之间具有第四间隔的复合式石墨烯发热元件、设置在各复合式石墨烯发热元件中第一保护层上的第一红外功能层、以及设置在各复合式石墨烯发热元件中载体远离第一保护层一侧的第二红外功能层。

13、与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下有益效果：

14、（1）本发明中，第三石墨烯层作为发热源，在由第一离子提供层、第一石墨烯层、第二石墨烯层、第二离子提供层共同构成的红外反射器的增强反射下，可实现将所选定的红外辐射反射向目标区域，减少目标红外波段的能量耗散，可实现对目标区域的保温作用。

15、（2）本发明通过设置第一保护层，可为整个复合式石墨烯发热元件提供物理和化学保护，提高整个复合式石墨烯发热元件的电学性能、机械性能和化学性能。

16、（3）本发明的若干个相邻之间具有第四间隔的复合式石墨烯发热元件在具体应用时，可根据具体应用场景来确定目标区域的布置复合式石墨烯发热元件的疏密程度，极大地提高了费效比。

17、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种复合式石墨烯发热元件，其特征在于，包括沿竖直方向依次堆叠设置的载体（101）、第一离子提供层（102）、复合石墨烯层、第二离子提供层（104）、第三石墨烯层（105）、第一保护层（106）；

2.根据权利要求1所述的复合式石墨烯发热元件，其特征在于，所述第一离子提供层（102）和第二离子提供层（104）选自含有离子液的多孔材料、离子溶胶或离子凝胶中一种或组合。

3.根据权利要求2所述的复合式石墨烯发热元件，其特征在于，所述第一石墨烯层（1031）是单层石墨烯、少层石墨烯或多层石墨烯。

4.根据权利要求3所述的复合式石墨烯发热元件，其特征在于，所述第二石墨烯层（1032）为层数不少于30且不大于250的多层石墨烯。

5.根据权利要求4所述的复合式石墨烯发热元件，其特征在于，所述第一石墨烯层（1031）在水平方向的宽度不大于所述第二石墨烯层（1032）的宽度。

6.根据权利要求5所述的复合式石墨烯发热元件，其特征在于，所述第二离子提供层（104）的厚度不小于第一离子提供层（102）的厚度。

7.根据权利要求6所述的复合式石墨烯发热元件，其特征在于，从上往下看，所述第三石墨烯层（105）的投影完全覆盖所述第一石墨烯层（1031）和所述第二石墨烯层（1032）以及两者之间的所述第一间隔（1101）。

8.根据权利要求7所述的复合式石墨烯发热元件，其特征在于，所述第三石墨烯层（105）为层数不大于25且不少于8的多层石墨烯。

9.根据权利要求1-8任一项所述的复合式石墨烯发热元件，其特征在于，所述第一保护层（106）覆盖在所述第三石墨烯层（105）顶面，同时包覆所述第三石墨烯层（105）、所述第二离子提供层（104）、所述第一石墨烯层（1031）、所述第二石墨烯层（1032）、所述第一离子提供层（102）的各个暴露的侧面，并覆盖所述载体（101）未被所述第一离子提供层（102）遮蔽的区域。

10.一种采用权利要求1-9任一项所述的复合式石墨烯发热元件的发热装置，其特征在于，包括若干个相邻之间具有第四间隔（1102）的复合式石墨烯发热元件、设置在各复合式石墨烯发热元件中所述第一保护层（106）上的第一红外功能层（107）、以及设置在各复合式石墨烯发热元件中所述载体（101）远离所述第一保护层（106）一侧的第二红外功能层（108）。

技术总结
一种复合式石墨烯发热元件及发热装置，包括沿竖直方向依次堆叠设置的载体、第一离子提供层、复合石墨烯层、第二离子提供层、第三石墨烯层、第一保护层；其中，复合石墨烯层包括沿水平方向铺设且相邻之间具有第一间隔的第一石墨烯层和第二石墨烯层；通电后，第三石墨烯层发热，第一离子提供层、第一石墨烯层、第二石墨烯层、第二离子提供层共同构成一个可增强反射的红外反射器。本发明的复合式石墨烯发热元件及发热装置具有良好的抗弯折、柔性特点，且具有良好的保温保健效果，可用于保健医疗、发热地板、建筑取暖、光学器械等领域。

技术研发人员：邓代荣,廖英翔
受保护的技术使用者：绵阳中物烯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14