[实用新型]一种二维纳米碳发热体及柔性电加热模组

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电加热制品，具体涉及一种二维纳米碳发热体、柔性电加热模组。

背景技术

电加热材料是利用电流热效应而产生热能的材料，在民用和工业上有广泛应用。普通的 电热材料可分为金属电热材料和非金属电热材料两类。金属类电热材料主要包括贵金属(Pt)、 高温熔点金属(W、Mo、Ta、Nb)及其合金、镍基合金和铁铝系合金。非金属电热材料主要 有碳纤维、碳化硅、铬酸镧、氧化锆、二硅化钼等。单纯的金属电热体和非金属电热材料都 存在一些问题，比如，高温抗蠕变性能和室温韧性较低，抗弯折、抗揉搓等柔性能力均不理 想，尤其是金属类电热材料具有抗腐蚀性能差，电路集成制造过程依赖于强酸刻蚀而存在安 全隐患等缺点。

近年来，碳纳米管、石墨烯等纳米碳材料因在力学、电学、热学、化学稳定性等方面均 表现出优异的性能，也逐渐被应用于制备电加热材料及元件，并越来越受到研究人员的青睐。 例如，目前已有较多关于基于碳纳米管膜、碳纳米管纤维等的面热源、线热源、电热织物等 的报道，这些报道可参阅CN101090586A、CN101400198A，CN101090586A、CN101192490A 等。但现有的这些电加热元件等在应用中都或多或少存在一些缺陷。以CN101090586A中公开 的纳米柔性电热材料为例，其中碳纳米管是分散在柔性基体内，若碳纳米管含量高，则会存 在严重团聚，导致该电热材料各局部的发热性能不均，若碳纳米管含量低，则该电热材料的 热响应速度和电热转换效率将较低，发热温度不高，且这些柔性基体只能选择聚合物材料， 耐热能力差。又以范守善等研究者提出的一种面热源为例，其包括一加热元件，该加热元件 包括基体及一体的自支撑的碳纳米管结构，所述碳纳米管结构包括至少一层碳纳米管碾压膜， 每一层碳纳米管碾压膜中相邻的碳纳米管相互部分交叠，并通过范德华力相互吸引，紧密结 合；至少两电极间隔设置并与该加热元件电连接。该面热源中碳纳米管需与一定厚度的基体 一体结合，因此一方面可能较难满足轻、薄、透气之要求，另一方面亦较难实现大面积的面 热源，在使用时也基本无法依据实际应用之需求而任意裁剪，不能很好的构建柔软、轻薄之 可穿戴取暖产品。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种二维纳米碳发热体、柔性电加热模组及其制备方法， 以克服现有技术中的不足。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型的实施例提供了一种二维纳米碳发热体，其包括：

至少一膜状电热结构，所述膜状电热结构包含主要由多层二维碳纳米管网络构成的多孔 结构，所述膜状电热结构所含孔的孔径为1～100nm，孔隙率在30％以上，且在与所述膜状电 热结构对应的平面内，所述膜状电热结构在一选定方向上的电导率大于所述膜状电热结构在 不同于所述选定方向的其余方向上的电导率；

至少两个柔性电极，该至少两个柔性电极沿所述设定方向间隔设置，并均与所述膜状电 热结构电连接。

本实用新型实施例还提供了一种柔性电加热模组，其包含：

纳米发热层，包含所述的二维纳米碳发热体，

以及，直接结合于所述纳米发热层的相背的两侧表面的两个柔性表面层；

其中至少一个柔性表面层为导热体并能够使所述二维纳米碳发热体于工作时产生的热辐 射透过，且该两个柔性表面层能够耐受的温度均高于所述二维纳米碳发热体以最大工作功率 工作时产生的温度。

本实用新型实施例还提供了一种制备所述柔性电加热模组的方法，其包括：

提供至少一所述的膜状电热结构，并将该至少一膜状电热结构裁剪至所需形状；

提供至少两个所述的柔性电极，并将该至少两个柔性电极沿所述的设定方向间隔设置， 且使该至少两个柔性电极均与所述膜状电热结构电连接，从而构成所述的二维纳米碳发热体；

以所述的二维纳米碳发热体作为纳米发热层，并将所述的两个柔性表面层直接贴合在所 述纳米发热层的相背的两侧表面。

优选的，所述制备方法还可包括对由所述纳米发热层和所述的两个柔性表面层形成的夹 心结构进行压制而使该三者结合成一体的操作。