一种图案化电热材料及其制备方法和应用

本发明属于电热元器件，具体涉及一种图案化电热材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、传统的电热材料通常注重整体的加热功能应用情景单一。现有技术将银纳米线电热材料进行图案化，由于银纳米线具有优异的导电性能、柔软性和可拉伸性、透明度高，使得电热器件具有较高的电热转换效率；可以适应各种复杂的形状和曲面，适用于可穿戴设备、柔性显示屏等领域；在保持良好导电性的同时，还能实现较高的透明度，适用于触摸屏、显示面板等光学应用领域。

2、公布号为cn 110351904 a的专利技术公开了一种热成像图案化电热器件及电热产品，该电热器件包括发热层和保护层，所述发热层为热成像图案化发热层；和/或，所述保护层为热成像图案化保护层。以实施例1为例，制备方法为：(1)以pet膜1为基材，使用贴纸将pet膜1上需镂空的区域覆盖住，镂空的区域分别为一个正方形、一个圆形和一个三角形；(2)采用涂布的方式在上述覆盖有贴纸的pet膜1上将碳晶导电油墨涂布于基材表面；(3)待碳晶导电油墨干燥后，取下贴纸，即在pet膜1的表面形成了具有镂空区域2的热成像图案化电热层3。该专利制备的电热器件能产生热成像图案，但是图案化响应效果单一：单层图案化时，只能实现三角形(1)、圆形(2)、正方形(3)这三种图案同时出现或同时消失，无法实现三角形(1)、圆形(2)、正方形(3)这三种图案单独出现，或无法出现其中两个，见图1；多层图案化时，只能实现三角形(1)、圆形(2)、正方形(3)这三种图案分别出现，无法实现三角形(1)、圆形(2)、正方形(3)这三种图案同时出现，见图2。

技术实现思路

1、本发明提供了一种图案化电热材料及其制备方法和应用，解决了现有技术制备的电热器件能产生热成像图案，但是图案化响应效果单一：单层图案化时，只能实现多个图案同时出现或同时消失，无法实现图案单独出现，或无法出现其中两个；多层图案化时，只能实现多个图案分别出现，无法实现多个图案同时出现的问题。

2、本发明的第一方面提供一种图案化电热材料，其由下至上依次包括层叠设置的加热保护层和热致变色层；

3、所述加热保护层为层叠设置的加热层和保护层，所述保护层设置于所述加热层的上表面；

4、所述加热保护层为一层或多层；

5、所述加热层由包括银纳米线和羟丙基甲基纤维素的混合溶液经固化后，激光刻蚀图案制得；所述保护层由聚酰亚胺涂料经固化制得；所述热致变色层由热致变色液晶油墨经固化制得。

6、本发明中，所述包括银纳米线和羟丙基甲基纤维素的混合溶液指的是将银纳米线和羟丙基甲基纤维素于溶剂中混合后得到的混合溶液。

7、需要说明的是，本发明对激光刻蚀的具体图案不作特别限定，可根据实际需要进行选择。

8、如上所述的图案化电热材料，所述图案化电热材料还包括背光层，所述背光层设置于所述加热保护层靠近所述热致变色层的表面；所述背光层由黑色油墨经热固化制得。

9、如上所述的图案化电热材料，所述加热层的厚度为1μm～6μm；

10、和/或，所述保护层的厚度为4μm～18μm；

11、和/或，所述热致变色层的厚度为15μm～25μm；

12、和/或，所述背光层的厚度为3μm～8μm。

13、本发明的第二方面提供一种所述的图案化电热材料的制备方法，当所述加热保护层为一层时，包括：

14、将银纳米线和羟丙基甲基纤维素于溶剂中混合，得到混合溶液，在衬底的表面涂覆所述混合溶液，经第一固化形成薄膜，然后将所述薄膜通过激光刻蚀形成图案，得加热层；

15、在所述加热层远离所述衬底的表面涂覆聚酰亚胺涂料，经第二固化形成保护层，或，在所述加热层远离所述衬底的表面涂覆聚酰亚胺涂料，经第二固化形成保护层，然后在所述保护层远离所述加热层的表面涂覆黑色油墨，经第一热固化形成背光层；

16、在所述保护层远离所述加热层的表面涂覆热致变色液晶油墨，经第三固化形成包括热致变色层的图案化电热材料，或，在所述背光层远离所述保护层的表面涂覆热致变色液晶油墨，经第三固化形成包括热致变色层的图案化电热材料；

17、其中，所述加热保护层包括所述加热层和所述保护层。

18、如上所述的图案化电热材料的制备方法，制备薄膜时，混合后银纳米线的浓度为25mg/l，羟丙基甲基纤维素的浓度为4mg/ml。

19、如上所述的图案化电热材料的制备方法，所述溶剂为去离子水，乙醇，异丙醇中的至少一种。

20、如上所述的图案化电热材料的制备方法，所述第一固化的温度为10℃～200℃、时间为0.1h～1h；

21、和/或，所述第二固化的温度为10℃～100℃、时间为1h～5h；

22、和/或，所述第三固化的温度为10℃～100℃、时间为10min～90min；

23、和/或，所述第一热固化的温度为10℃～80℃、时间为3min～20min。

24、如上所述的图案化电热材料的制备方法，当所述加热保护层为多层时，包括：

25、将银纳米线和羟丙基甲基纤维素于溶剂中混合，得到混合溶液，在衬底的表面涂覆所述混合溶液，经第四固化形成第一薄膜，然后将所述第一薄膜通过激光刻蚀形成图案a，得第一加热层；

26、在所述第一加热层远离所述衬底的表面涂覆聚酰亚胺涂料，经第五固化形成第一保护层；

27、在所述第一保护层远离所述第一加热层的表面涂覆所述混合溶液，经第六固化形成第二薄膜，然后将所述第二薄膜通过激光刻蚀形成图案b，得第二加热层；

28、在所述第二加热层远离所述第一保护层的表面涂覆聚酰亚胺涂料，经第七固化形成第二保护层；

29、在所述第二保护层远离所述第二加热层的表面涂覆所述混合溶液，经第八固化形成第三薄膜，然后将所述第三薄膜通过激光刻蚀形成图案c，得第三加热层；

30、在所述第三加热层远离所述第二保护层的表面涂覆聚酰亚胺涂料，经第九固化形成第三保护层，或，在所述第三加热层远离所述第二保护层的表面涂覆聚酰亚胺涂料，经第九固化形成第三保护层，然后在所述第三保护层远离所述第三加热层的表面涂覆黑色油墨，经第二热固化形成背光层；

31、在所述第三保护层远离所述第三加热层的表面涂覆热致变色液晶油墨，经第十固化形成包括热致变色层的图案化电热材料，或，在所述背光层远离所述保护层的表面涂覆热致变色液晶油墨，经第三固化形成包括热致变色层的图案化电热材料；

32、其中，加热层包括所述第一加热层、所述第二加热层以及所述第三加热层，保护层包括所述第一保护层、所述第二保护层以及所述第三保护层；

33、所述加热保护层包括所述加热层和所述保护层。

34、本发明中，上述衬底指的是ito电极。

35、需要说明的是，本发明中有涉及“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等的描述仅用于描述目的，因此不能理解为对本发明的限制。

36、如上所述的图案化电热材料的制备方法，所述第四固化、所述第六固化以及所述第八固化的温度均为10℃～200℃、时间均为0.1h～1h；

37、和/或，所述第五固化、所述第七固化以及所述第九固化的温度均为10℃～100℃、时间均为1h～5h；

38、和/或，所述第十固化的温度为10℃～100℃、时间为10h～90min；

39、和/或，所述第二热固化的温度为10℃～80℃、时间为3min～20min。

40、和/或，所述混合溶液中，所述银纳米线的浓度为10mg/l～100mg/l，所述羟丙基甲基纤维素的浓度为1mg/l～10mg/ml；

41、和/或，所述溶剂为去离子水，乙醇，异丙醇中的至少一种。

42、本发明的第三方面提供一种伪装器件，包括上述的图案化电热材料。

43、本发明中，上述数值范围应理解为还具体公开该范围的上限和下限之间的每个中间值。任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在内，且较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

45、现有技术提供的图案化的电热材料图案处不导电、其他部分导电，通电后就可以显示出图案处的形状，但由于其是整片加热，如果将其叠加制备多层，叠加后某一层显示的图案会被其他层的导电处覆盖，在可见光条件下，透明材质能够显示出图案，但在红外条件下，被覆盖处的图案则无法显示。本发明提供的图案化电热材料，图案处导电、其他部分不导电，通电后就可以显示出图案处的形状，分别在可见光和红外光下，均能使位于最上层的热致变色层形成图案。

46、采用本发明提供的图案化电热材料，既可以实现不同图案(如实施例4中的图案4、图案5、图案6、图案7、图案8以及图案9)分别显现，又可以实现不同图案(如实施例4中的图案4、图案5、图案6、图案7、图案8以及图案9)同时出现，适合广泛推广应用。