[发明专利]一种挠性金属基石墨烯电热材料的制备方法

说明书

本发明涉及电热材料技术领域，尤其涉及一种挠性金属基石墨烯电热材料的制备方法。一种挠性金属基石墨烯电热材料，包括自上而下依次布设的挠性绝缘层、挠性石墨烯电阻层、挠性绝缘层和金属基板，所述挠性石墨烯电阻层与挠性绝缘层之间还设有压延铜箔，所述电热材料为可弯折的柔性材料，该电热材料能以金属基板为最外层向内弯折直至完全重合叠覆。一种挠性金属基石墨烯电热材料的制备方法，用于生产上述的挠性金属基石墨烯电热材料，包括以下步骤：S1、半固化片成型；S2、制作承印片；S3、丝印制作；S4、叠合。本发明提供了一种可进行折弯、挠曲、电性能稳定的挠性金属基石墨烯电热材料及其制备方法。

技术领域

本发明涉及电热材料技术领域，尤其涉及一种挠性金属基石墨烯电热材料的制备方法。

背景技术

当前，石墨烯电热材料可分为石墨烯电热板、石墨烯电热膜、石墨烯电热布等多种形态的石墨烯电热基材。其中石墨烯电热板和石墨烯电热膜是将石墨烯浆料通过丝网印刷、凹版印刷等方式涂覆于基材（如FR-4绝缘片、玻璃、PET、PI等）上，通过布置电极，再经过高温固化，形成一种厚膜电阻，从而实现电流热效应，如图1所示，AC或DC的电流通过石墨烯厚膜电阻后，将产生焦耳热。

石墨烯电热板/膜于2014年开始出现在市场上，主要应用于供暖辅助设施、汽车用品、电子产品上，例如家庭采暖用的墙暖、地暖，汽车后视镜、汽车电池用加热板，智能穿戴等。石墨烯电热板/膜均是将石墨烯导电浆料承印于FR-4绝缘片、PET膜、PI膜或玻璃上，导热性能和散热性能低，并且不具备可挠性。当前，大部分公司主要研发方向在石墨烯制热板/膜的应用系统和材料的PTC特性。

但是当前的石墨烯制热板/膜存在以下一些缺陷：

1.产品基于非金属制造，导热率低，散热系数低，导致产品温度不均匀，传热和散热慢，应用场景有限，当前产品的最高功率密度做到1000w/㎡。

2.产品自身强度不够，基本特性和常规的塑料板类似，无法进行小弧度折弯，并且折弯后无法保持弯曲的形态，不利于产品设计和造型。

3.常规石墨烯浆料固化后较脆，不具备多次折弯的柔韧性，多次折弯或挠曲后，石墨烯浆料会开裂，通电后造成局部电阻过大，将产生局部灼烧现象，产生易失火风险。

4.常规电极无法跟随折弯，折弯后容易造成与绝缘层脱离和分层的风险，并且常规铜箔不具备延展性，小弧度折弯后容易断裂。

现有的石墨烯电热板均是将石墨烯导电浆料承印于FR-4绝缘片、PET膜、PI膜或玻璃上，然后进行绝缘封装处理，结构如图2所示。

其中，石墨烯导电浆料通过丝印或凹版印刷印制在绝缘片（绝缘片一般材质是FR-4绝缘片、PET绝缘片、PI膜或玻璃）上，经过高温固化彻底粘附于绝缘片上，形成石墨烯电阻层。然后，将已经固化好的绝缘片加石墨烯电阻层的复合材料，与其他半固化的绝缘层层压封装，形成稳定、密封、防水的石墨烯电热板。一般来说，通常上下封装的绝缘层数量N≤3。

然而，将石墨烯电热材料与产品造型相结合的技术当前处于空白状态。正因为石墨烯电热材料具备尺寸超薄特性，如常规的石墨烯电热板厚度只有0.6-0.8mm，所以将其与产品外观进行耦合设计，具备可行性。但是，常规的石墨烯电热板不具备可挠性。

传统的石墨烯电热板可实现平面内稳定结构，但不适合对其进行折弯、挠曲，一是因为绝缘层基材的原因，折弯或挠曲后容易断裂，并且无法保持折弯和挠曲的造型，会回弹至平面形状；二是因为传统的石墨烯浆料通过高温固化后所形成石墨烯电阻层也无法承受小弧度折弯，小弧度折弯将导致石墨烯电阻层藕断丝连，这将造成极大的隐患，即局部电阻过大，通电后热量集中在此处，将造成灼烧现象；三是传统的石墨烯电热板的电极是电解铜箔制作而成，无延展性，不能承受折弯的拉应力，折弯后铜箔容易断裂。基于以上原因，可见传统的石墨烯电热板无法进行折弯或挠曲，更不用说可进行随曲面造型。