[发明专利]一种含石墨烯的发热浆料、发热涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明属于发热材料技术领域，公开了一种含石墨烯的发热浆料、发热涂层及其制备方法和应用。该发热浆料包括石墨烯、MAX相陶瓷材料、成膜树脂和溶剂。将MAX相陶瓷材料引入到发热材料中，利用MAX相陶瓷材料与石墨烯的协同作用，能够平衡发热涂层的电阻率与导电性，使制备的发热涂层具有优异的发热性能和导电、导热效果，且电‑热辐射转换效率高，能量利用率高。在家用电压下就能够快速将电能转换为热能。在60V的电压下，利用该发热浆料制备的发热涂层和发热微晶板1分钟能升温至105‑145摄氏度。

技术领域

本发明属于发热材料技术领域，具体涉及一种含石墨烯的发热浆料、发热涂层及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯不仅是已知材料中最薄、最坚硬的物质，而且具备极好的透光性、导电性和导热性，是理想的电极和半导体材料。

石墨烯作为单质，其传递电子的速度快。在原子尺度上其结构特殊，非常稳定，没有碳原子缺失，各碳原子之间形成大π键，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，保持了结构稳定。但实际使用氧化还原等化学方法制备得到的石墨烯，在氧化还原的过程中产生了大量的缺陷，阻碍了自由电子的运动，从而使制成的石墨烯材料的电阻率远大于导线，造成负载短路。且在制备发热材料时不可避免的用到树脂，树脂则妨碍了导电性。目前含石墨烯的发热材料往往存在电阻过大、导电性差、发热性能较差、电热转化率低等问题。如用于电气设备的石墨烯材料，利用石墨烯作为发热单元，但是其发热效率较低，凹槽中的粘接剂也会挥发出有毒气体，对后续检修工作造成危险。

因此，亟需提供一种含石墨烯的发热材料，具有优异的发热性能和导电导热效果，且电热转化率高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种含石墨烯的发热浆料、发热涂层及其制备方法和应用。该发热浆料和发热涂层具有优异的发热性能和导电导热效果，且电-热辐射转换效率高。

本发明第一方面提供了一种含石墨烯的发热浆料。

具体的，一种含石墨烯的发热浆料，包括石墨烯、MAX相陶瓷材料、成膜树脂和溶剂。

优选地，所述石墨烯与所述MAX相陶瓷材料的质量比为(1-8):1；进一步优选地，所述石墨烯与所述MAX相陶瓷材料的质量比为(1-5):1。向石墨烯中加入MAX相陶瓷材料，改善了单纯石墨烯涂层中石墨烯片的缺陷，即接触不紧密导致的短路现象，调整和优化了涂层的电阻，提高了利用所述发热浆料制备的发热涂层的功率密度。而通过控制所述MAX相陶瓷材料与所述石墨烯的质量比，有利于控制利用所述发热浆料制备的发热涂层的电阻与导电率，进一步提高发热性能和电-热辐射转换效率。

优选地，所述石墨烯与所述成膜树脂的质量比为1：(0.5-5)；进一步优选地，所述石墨烯与所述成膜树脂的质量比为1：(1-3)。通过控制所述石墨烯与所述成膜树脂的质量比，能够进一步控制由所述发热浆料制备的发热涂层的导电率，以及发热浆料的分散性、相容性。

优选地，所述石墨烯为直径为5-30μm，堆积密度为0.01-0.08g/mL的片层状石墨烯的粉末；进一步优选地，所述石墨烯为直径为5-15μm，堆积密度为0.03-0.05g/mL的片层状石墨烯的粉末。