集束式发热模组及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种集束式发热模组及其制备方法，包括集束式共电极并联连接的多片石墨烯发热膜体，石墨烯发热膜体包括绝缘薄膜、石墨烯导电膜和热熔胶膜，所述绝缘薄膜上设置有图案化的铜电极，铜电极上设置有与电源引线连接的引线接头部位；所述石墨烯导电膜为图案化石墨烯导电膜，设置在所述绝缘薄膜和热熔胶膜之间；所述石墨烯导电膜的方阻和形状根据最终升温温度、铜电极的线宽、线距及图案形状确定，所述石墨烯导电膜与铜电极的引线接头部位不重叠；所述热熔胶膜为图案化热熔胶膜，所述热熔胶膜上设置有穿过电源引线的引线孔。本发明专利技术具有极高的的热导率、极高的电‑热辐射转换效率。

【技术实现步骤摘要】
集束式发热模组及其制备方法
本专利技术涉及发热模块
，具体涉及一种集束式发热模组及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着社会生活水平的提高，养生知识的大量普及，人们对身体的爱护意识日益增强。尤其是在北方部分寒冷地区的人们对人体取暖的需求增大，使得个人取暖护具类产业在快速发展的同时，大众对其功能多样化的要求也越来越多。在个人取暖护具类中，主流技术多为采用电阻丝或者碳纳米管等介质形成一定的发热图案，然后对其进行通电产生热量，从而得到取暖的效果。传统的个人取暖护具类产品的发热膜组，多为采用电阻丝或者碳纳米管等介质，将其形成一定的发热图案，随后封装于两层衬布或绒布之间，接入导线后进行通电加热。此类发热膜组主要存在如下几个问题：首先，电阻丝或者碳纳米管等介质发热材料，电-热转换效率差，其温度传递路径基本以热传导为主，加热效率较差；其次，其发热均匀性较差；最后，其通电发热过程中会产生一定的辐射，对人体的健康危害较大。
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
针对现有技术存在问题中的一个或多个，本专利技术提供一种集束式发热模组，包括多片石墨烯发热膜体，多片石墨烯发热膜体的连接方式为集束式共电极并联连接，所述石墨烯发热膜体包括绝缘薄膜、石墨烯导电膜和热熔胶膜，所述绝缘薄膜上设置有图案化的铜电极，铜电极上设置有与电源引线连接的引线接头部位；所述石墨烯导电膜为图案化石墨烯导电膜，设置在所述绝缘薄膜和热熔胶膜之间，所述石墨烯导电膜的方阻和形状根据最终升温温度、铜电极的线宽、线距及图案形状确定，所述石墨烯导电膜与铜电极的引线接头部位不重叠；所述热熔胶膜为图案化热熔胶膜，所述热熔胶膜上设置有穿过电源引线的引线孔。优选地，所述绝缘薄膜为涂胶绝缘薄膜聚酰亚胺，所述热熔胶为PU热熔胶。优选地，所述铜电极包括正电极呈“∏”形和负电极呈“П”，正电极插入负电极中，呈平行且线宽、线距相等的开口矩形。优选地，所述铜电极的中间部位与所述图案化石墨烯导电膜重叠复合。优选地，最终升温温度及供电电压、铜电极的线宽、线距及石墨烯导电膜的方阻之间的关系满足公式Ⅰ的关系：T＝kU2/d2R+t(Ⅰ)其中，t为起始温度，单位为℃；T为石墨烯发热膜升温所至最终升温温度，单位为℃；U为供电电压，单位为V；d为正负铜电极线距，单位为mm；R为石墨烯导电膜方阻，单位为Ω/□；k为常数，取值范围为2×10-5--3×10-5，与发热膜和空气之间的传导系数成反比。优选地，不同位置的铜电极最高电压和最低电压相差不超过10％，同一铜电极上的最大电压差不超过10％。进一步优选地，铜电极的正电极和负电极的设置同时满足公式Ⅱ和公式Ⅲ：n(n+1)lρ1/whR<1/5(Ⅱ)nl2ρ1/whLR<1/5(Ⅲ)其中，n为铜电极的正电极和负电极围成的面积内共产生的间隔总数；ρ1为铜电极材料电阻率，单位为Ω·m；l为铜电极每根长度，长度不等时按最长铜电极计算，单位为m；w为铜电极的宽度，单位为m；h为铜电极的厚度，单位为m；L为第一根铜电极到最后一根铜电极共产生的长度，单位为m。根据本专利技术的另一个方面，提供一种集束式发热模组的制备方法，包括：根据最终升温温度及供电电压获得铜电极的线宽、线距及所需石墨烯导电膜的方阻，确定铜电极图案形状；在涂胶绝缘薄膜表面设置图案化的铜电极，铜电极上设置有与电源引线连接的引线接头部位；根据图案化的铜电极形状确定石墨烯导电膜形状，对石墨烯导电膜进行图案化；对热熔胶膜进行图案化，并在与铜电极的引线接头部位相应的区域开设穿过电源引线的引线孔；形成的含有图案化铜电极的绝缘薄膜、形成的图案化石墨烯导电膜和形成的局部开孔的热熔胶膜进行复合，含有图案化铜电极的涂胶绝缘薄膜的铜电极的引线接头部位与图案化石墨烯导电膜不存在重叠区域，且图案化的热熔胶膜相应引线孔与含有图案化铜电极的涂胶绝缘薄膜中铜电极的引线接头部位重合，形成绝缘薄膜-铜电极-图案化石墨烯导电膜-热熔胶膜的石墨烯发热膜体，并暴露出铜电源引线接头部位作为接线端子；将多片石墨烯发热膜体采用集束式共电极并联连接方式依次焊接电源引线形成石墨烯加热模组。优选地，还包括：在形成的石墨烯加热膜体接线端子背部贴上强化板做加固处理，并根据产品所需外形尺寸的要求，形成的石墨烯加热膜体进行图案化。优选地，根据产品设计所需温度(最终升温温度)及供电电压获得铜电极的线宽、线距及所需石墨烯导电膜的方阻之间的关系：T＝kU2/d2R+t其中，t为起始温度，单位为℃；T为石墨烯发热膜升温所至最终升温温度，单位为℃；U为供电电压，单位为V；d为正负铜电极线距，单位为mm；R为石墨烯导电膜方阻，单位为Ω/□；k为常数，取值范围为2×10-5--3×10-5，与发热膜和空气之间的传导系数成反比；通过下式对铜电极的正电极和负电极的设置进行约束，也就是说，不同位置的铜电极最高电压和最低电压相差不超过10％，同一铜电极上的最大电压差不超过10％n(n+1)lρ1/whR<1/5nl2ρ1/whLR<1/5其中，n为铜电极的正电极和负电极围成的面积内共产生的间隔总数；ρ1为铜电极材料电阻率，单位为Ω·m；l为铜电极每根长度，长度不等时按最长铜电极计算，单位为m；w为铜电极的宽度，单位为m；h为铜电极的厚度，单位为m；L为第一根铜电极到最后一根铜电极共产生的长度，单位为m；结合以上两个步骤获得铜电极的线宽、线距及所需石墨烯导电膜的方阻；确定铜电极图案形状并进行图案化。优选地，所述在涂胶绝缘薄膜表面设置图案化的铜电极的方法包括：采用湿法刻蚀的方法，对有胶绝缘薄膜表面覆铜膜，铜膜的铜箔进行图案化，形成图案化的铜电极，铜箔的厚度为12-50μm，铜箔宽度为1-5mm；正、负铜电极之间线距为5-25mm；优选地，所述对石墨烯导电膜进行图案化的方法包括：对石墨烯导电膜采用激光切割的加工方法，形成相应的图案化石墨烯导电膜。优选地，所述对热熔胶膜进行图案化的方法包括：对热熔胶膜采用激光切割的加工方法，形成所需图案化热熔胶膜，对图案化的热熔胶膜采用激光切割的加工方法，形成局部开孔的热熔胶膜。优选地，所述形成绝缘薄膜-铜电极-图案化石墨烯导电膜-热熔胶膜的石墨烯发热膜体的方法包括：采用快压法，将图案化石墨烯导电膜、制备了图案化铜电极的绝缘薄膜以及热熔胶膜压合在一起，压合温度为110-220℃，压合时间为10-300s，压力为50-200kg/cm2。本专利技术所述集束式发热模组的石墨烯发热膜体采用石墨烯材料制成的石墨烯导电膜，发挥其具有极高的的热导率、极高的电-热辐射转换效率，产生与人体相近的6-14μm的远红外生命光波等特点，取代传统介质发热体。本专利技术所述集束式发热模组的石墨烯发热膜体制备方法采用单层绝缘薄膜-石墨烯导电膜-热熔胶膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集束式发热模组，其特征在于，包括多片石墨烯发热膜体，多片石墨烯发热膜体的连接方式为集束式共电极并联连接，所述石墨烯发热膜体包括绝缘薄膜、石墨烯导电膜和热熔胶膜，所述绝缘薄膜上设置有图案化的铜电极，铜电极上设置有与电源引线连接的引线接头部位；所述石墨烯导电膜为图案化石墨烯发热膜，设置在所述绝缘薄膜和热熔胶膜之间，所述石墨烯导电膜的方阻和形状根据最终升温温度、铜电极的线宽、线距及图案形状确定，所述石墨烯导电膜与铜电极的引线接头部位不重叠；所述热熔胶膜为图案化热熔胶膜，所述热熔胶膜上设置有穿过电源引线的引线孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种集束式发热模组，其特征在于，包括多片石墨烯发热膜体，多片石墨烯发热膜体的连接方式为集束式共电极并联连接，所述石墨烯发热膜体包括绝缘薄膜、石墨烯导电膜和热熔胶膜，所述绝缘薄膜上设置有图案化的铜电极，铜电极上设置有与电源引线连接的引线接头部位；所述石墨烯导电膜为图案化石墨烯发热膜，设置在所述绝缘薄膜和热熔胶膜之间，所述石墨烯导电膜的方阻和形状根据最终升温温度、铜电极的线宽、线距及图案形状确定，所述石墨烯导电膜与铜电极的引线接头部位不重叠；所述热熔胶膜为图案化热熔胶膜，所述热熔胶膜上设置有穿过电源引线的引线孔。


2.根据权利要求1所述的集束式发热模组，其特征在于，所述绝缘薄膜为涂胶绝缘薄膜聚酰亚胺，所述热熔胶为PU热熔胶。


3.根据权利要求1所述的集束式发热模组，其特征在于，所述铜电极包括正电极呈“∏”形和负电极呈“П”，正电极插入负电极中，呈平行且线宽、线距相等的开口矩形。


4.根据权利要求1所述的集束式发热模组，其特征在于，所述铜电极的中间部位与所述图案化石墨烯导电膜重叠复合。


5.根据权利要求1所述的集束式发热模组，其特征在于，最终升温温度及供电电压、铜电极的线宽、线距及石墨烯导电膜的方阻之间的关系满足公式Ⅰ的关系：
T＝kU2/d2R+t(Ⅰ)
其中，t为起始温度，单位为℃；T为石墨烯发热膜升温所至最终升温温度，单位为℃；U为供电电压，单位为V；d为正负铜电极线距，单位为mm；R为石墨烯导电膜方阻，单位为Ω/□；k为常数，取值范围为2×10-5--3×10-5，与发热膜和空气之间的传导系数成反比。


6.根据权利要求1所述的集束式发热模组，其特征在于，不同位置的铜电极最高电压和最低电压相差不超过10％，同一铜电极上的最大电压差不超过10％。


7.根据权利要求6所述的集束式发热模组，其特征在于，铜电极的正电极和负电极的设置同时满足公式Ⅱ和公式Ⅲ：
n(n+1)lρ1/whR<1/5(Ⅱ)
nl2ρ1/whLR<1/5(Ⅲ)
其中，n为铜电极的正电极和负电极围成的面积内共产生的间隔总数；ρ1为铜电极材料电阻率，单位为Ω·m；l为铜电极每根长度，长度不等时按最长铜电极计算，单位为m；w为铜电极的宽度，单位为m；h为铜电极的厚度，单位为m；L为第一根铜电极到最后一根铜电极共...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨石山，潘智军，谭化兵，
申请(专利权)人：安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34