[发明专利]具有石墨烯膜的透明加热装置

说明书

本发明涉及一种透明加热装置，其包括：被固定到透明基板的石墨烯膜；被连接到石墨烯膜的第一边缘的第一电极(205)；以及被连接到石墨烯膜的第二边缘的第二电极(206)，其中，存在跨石墨烯膜从第一电极(205)至第二电极(206)的电阻梯度。

技术领域

本公开涉及一种透明加热装置，并且特别地涉及包括石墨烯膜的石墨烯加热装置以及形成该石墨烯加热装置的方法。

背景技术

对于某些应用而言，诸如对于用于机动车辆的风挡或后视镜而言，将期望以能够跨其表面传导电流的透明元件的形式提供一种透明加热装置。因此，通过在透明元件的边缘处向电极施加电压，可以将透明元件加热。在风挡或后视镜的情况下，此类加热装置可以用来去除和/或预防结霜。

氧化铟锡(ITO)是一种当以薄层形式施加时提供透明导电层的材料。然而，ITO具有许多缺点。特别地，其是相对脆性的材料，使得其不适合于在使用期间可以弯曲的表面。此外，铟供应短缺，使得ITO相对昂贵。

已经提出的ITO的一个替换方案是石墨烯。石墨烯是一种由形成厚度为一个原子的晶格的碳原子构成的材料。其是导电的、透明的且柔性的，并且可以以相对低的成本产生。例如，J.Kang等人在2011年11月14日的Nano Letters、3b2、版本9、第5154至5158页的题为“High-Performance Graphene-Based Transparent Flexible Heaters”的出版物描述了一种基于通过在Cu箔上的化学气相沉积而合成的大规模石墨烯膜的柔性透明加热器。

然而，在提供包括石墨烯的跨其表面具有相对均匀的热发射的透明加热装置时存在技术问题。

此外在某些实施例中还将期望能够在透明加热装置上显示信息，然而在这样做时存在技术问题。

发明内容

本公开的实施例的目的是至少部分地解决现有技术中的一个或多个问题。

根据一个方面，提供了一种透明加热装置，其包括：石墨烯膜，其被固定到透明基板；第一电极，其被连接到所述石墨烯膜的第一边缘；以及第二电极，其被连接到所述石墨烯膜的第二边缘，其中，存在跨石墨烯膜从第一电极至第二电极的电阻梯度。

根据一个实施例，所述石墨烯膜包括邻近于第一电极的第一区域和至少一个其它区域，所述第一区域适合于具有比所述至少一个其它区域中的每一个更低的每平方电阻。例如，所述石墨烯膜包括厚度减小和/或不存在石墨烯的区域，相对于所述至少一个其它区域的所述第一区域中的较低的每平方电阻由所述厚度减小和/或不存在石墨烯的区域的表面面积和/或厚度而引起。

根据一个实施例，所述至少一个其它区域包括在石墨烯膜的一个或多个石墨烯单层中形成的开口。

根据一个实施例，第一区域包括在石墨烯膜的一个或多个石墨烯单层中形成的开口，并且开口的密度在所述至少一个其它区域中比在第一区域中更大。

根据一个实施例，所述第一区域包括多个石墨烯单层，并且所述至少一个第二区域包括比第一区域更少的石墨烯单层。

根据另一方面，提供了一种透明加热装置，其包括：石墨烯膜，其被固定到透明基板；第一电极，其被连接到所述石墨烯膜的第一边缘；第二电极，其被连接到所述石墨烯膜的第二边缘，其中，存在跨石墨烯膜从第一电极至第二电极的电阻梯度，所述石墨烯膜包括邻近于所述第一电极的第一区域和至少一个其它区域，所述第一区域适合于具有比所述至少一个其它区域中的每一个更低的电阻；以及一个或多个栅极电极，其位于所述至少一个其它区域中并通过绝缘层与所述石墨烯膜隔离，施加于一个或多个栅极电极的电压增加所述至少一个其它区域中的石墨烯膜的每平方电阻。

根据一个实施例，所述一个或多个栅极电极中的每一个具有至少1cm²的表面面积。