一种功能化透明石墨烯发热膜论文和设计-冯欣悦

全文摘要

本实用新型公开了一种功能化透明石墨烯发热膜，包括发热层、温度探测层、压力传感层和基层，所述发热层、温度探测层以及压力传感层层叠设置于所述基层上；所述发热层包括石墨烯透明发热膜，所述温度探测层包括薄膜温度传感器，所述压力传感层包括薄膜压力传感器；所述基层包括第四透明高分子薄膜、电极片以及与电极片连接的第四电极，所述第四透明高分子薄膜上设有开孔，所述电极片安装于所述开孔中。本实用新型通过多层膜层组合的方式，实现集电流输出、温度探测、压力探测的多功能石墨烯柔性发热薄膜，可适用于医疗保健等领域。

主设计要求

1.一种功能化透明石墨烯发热膜，其特征在于：包括发热层和温度探测层；所述发热层包括第一透明高分子薄膜、石墨烯透明发热膜以及与石墨烯透明发热膜连接的第一电极，所述石墨烯透明发热膜黏合在所述第一透明高分子薄膜上；所述温度探测层包括第二透明高分子薄膜、薄膜温度传感器以及与薄膜温度传感器连接的第二电极，所述薄膜温度传感器黏合在所述第二透明高分子薄膜上；所述发热层与所述温度探测层叠合。

设计方案

2.根据权利要求1所述的功能化透明石墨烯发热膜，其特征在于：还包括压力传感层，所述压力传感层包括第三透明高分子薄膜、薄膜压力传感器以及与薄膜压力传感器连接的第三电极，所述压力传感层与所述发热层以及温度探测层叠合。

3.根据权利要求2所述的功能化透明石墨烯发热膜，其特征在于：所述第一电极、第二电极和第三电极的末端分别设有金属贴片，所述金属贴片依次间隔排列在同一平面上。

4.根据权利要求2所述的功能化透明石墨烯发热膜，其特征在于：还包括基层，所述基层包括第四透明高分子薄膜、电极片以及与电极片连接的第四电极，所述第四透明高分子薄膜上设有开孔，所述电极片安装于所述开孔中；所述发热层、温度探测层以及压力传感层层叠设置于所述基层上。

5.根据权利要求4所述的功能化透明石墨烯发热膜，其特征在于：所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的末端分别设有金属贴片，所述金属贴片依次间隔排列在同一平面上。

6.根据权利要求4所述的功能化透明石墨烯发热膜，其特征在于：还包括防爆膜，所述防爆膜覆盖于所述压力传感层的表面。

7.根据权利要求4所述的功能化透明石墨烯发热膜，其特征在于：所述开孔的直径为4毫米，所述电极片包括凸台和底台，所述凸台的直径为4毫米，所述底台的直径为6毫米，所述凸台穿过所述开孔。

8.根据权利要求5所述的功能化透明石墨烯发热膜，其特征在于：所述金属贴片所在的平面设置有绝缘层，所述金属贴片的一端不被所述绝缘层包覆。

9.根据权利要求1所述的功能化透明石墨烯发热膜，其特征在于：还包括基层，所述基层包括第四透明高分子薄膜、电极片以及与电极片连接的第四电极，所述第四透明高分子薄膜上设有开孔，所述电极片安装于所述开孔中；所述发热层和温度探测层层叠设置于所述基层上。

10.根据权利要求9所述的功能化透明石墨烯发热膜，其特征在于：还包括防爆膜，所述防爆膜覆盖于所述温度探测层的表面。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于石墨烯发热膜技术领域，具体涉及一种功能化透明石墨烯发热膜。

背景技术

目前，石墨烯发热膜的制备技术日益成熟。公开号为CN104883760B，名称为“一种低电压透明电热膜”的专利中，公开了一种低电压透明电热膜，包括透明基材、透明导电层、电极；透明导电层形成于透明基材的至少一侧；电极由汇流条和内电极构成，内电极由汇流条相向延伸形成叉指电极；汇流条接电源的正极或负极，使得两相邻的内电极极性相反，通电时正极汇流条提供的电流由各正极内电极流入对应负极内电极最终全部汇入负极汇流条；电极位于透明导电层上且与透明导电层电接触。该实用新型通过汇流条和内电极的设置、减小两电极间的间距使得两电极间的透明导电层的电阻减小，从而可以使用低电压供电，正常可以采用日用的锂电池电压，即可达到迅速加热至90－180℃。

现有工艺技术制备的透明石墨烯发热膜片只拥有发热的效应，除发热外没有实现膜片的功能化及功能化应用，因而限制了石墨烯发热膜在多方面的实际使用，例如：现有透明石墨烯发热膜片在取暖应用中往往需要外置温度探测器，从而实时监测膜片温度，实际使用过程中往往需要粘贴联结温度传感器等物件，不但影响膜组的美观与使用体验，并且在某些特定的使用环境中，无法满足功能化系统应用的要求；在医疗领域中，人体在进行石墨烯透明发热膜远红外辐射治疗时，需要同时进行电流输出治疗、测定人体电阻变化、发热体温度监测、发热体外加压力变化监测等，在使用现有发热膜片进行加热治疗时，上述功能基本无法同时实现。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种功能化透明石墨烯发热膜，在现有石墨烯发热膜的基础上集成多种功能以利于其实际应用。

本实用新型采用的技术方案为：一种功能化透明石墨烯发热膜，包括发热层和温度探测层；所述发热层包括第一透明高分子薄膜、石墨烯透明发热膜以及与石墨烯透明发热膜连接的第一电极，所述石墨烯透明发热膜黏合在所述第一透明高分子薄膜上；所述温度探测层包括第二透明高分子薄膜、薄膜温度传感器以及与薄膜温度传感器连接的第二电极，所述薄膜温度传感器黏合在所述第二透明高分子薄膜上；所述发热层与所述温度探测层叠合。

进一步的，还包括压力传感层，所述压力传感层包括第三透明高分子薄膜、薄膜压力传感器以及与薄膜压力传感器连接的第三电极，所述压力传感层与所述发热层以及温度探测层叠合。

进一步的，所述第一电极、第二电极和第三电极的末端分别设有金属贴片，所述金属贴片依次间隔排列在同一平面上。

进一步的，还包括基层，所述基层包括第四透明高分子薄膜、电极片以及与电极片连接的第四电极，所述第四透明高分子薄膜上设有开孔，所述电极片安装于所述开孔中；所述发热层、温度探测层以及压力传感层层叠设置于所述基层上。

进一步的，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的末端分别设有金属贴片，所述金属贴片依次间隔排列在同一平面上。

进一步的，还包括防爆膜，所述防爆膜覆盖于所述压力传感层的表面。

进一步的，所述开孔的直径为4毫米，所述电极片包括凸台和底台，所述凸台的直径为4毫米，所述底台的直径为6毫米，所述凸台穿过所述开孔。

进一步的，所述金属贴片所在的平面设置有绝缘层，所述金属贴片的一端不被所述绝缘层包覆。

进一步的，还包括基层，所述基层包括第四透明高分子薄膜、电极片以及与电极片连接的第四电极，所述第四透明高分子薄膜上设有开孔，所述电极片安装于所述开孔中；所述发热层和温度探测层层叠设置于所述基层上。

进一步的，还包括防爆膜，所述防爆膜覆盖于所述温度探测层的表面。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过多层膜层组合的方式，实现集电流输出、温度探测、压力探测的多功能石墨烯柔性发热薄膜。在发热层通电持续发热的过程中，温度探测层具有较高的灵敏度，可以有效的实现发热膜自身对自身膜组温度的监测；压力传感层可以实时有效的测定外界力对于膜组施加的压力值；基层作为电流输出层可以有效的进行电流的持续输出，可以用于测定电阻、电针治疗等。基层、发热层、温度探测层以及压力传感层之间可以同时工作且互不干扰，从而实现了单一透明石墨烯发热膜片的功能化，可适用于医疗保健等领域。在医用治疗中使用本实用新型进行远红外辐射治疗时，通过基层的电流输出功能可同时进行人体电阻监测、电针治疗，通过温度探测层和压力传感层可实现治疗温度监测控制、治疗压力监测等功能。本实用新型集成了一体化应用功能，也适用于其他领域的加热应用中。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例2的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例3的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例4的结构示意图；

图5是本实用新型的实施例5的结构示意图；

图6是本实用新型的发热层的结构示意图；

图7是本实用新型的温度探测层的结构示意图；

图8是本实用新型的压力传感层的结构示意图；

图9是本实用新型的基层的结构示意图；

图10是本实用新型的防爆膜的结构示意图；

图11是本实用新型的电极片的主视图；

图12是本实用新型的电极片的俯视图。

附图标记：10－发热层，11－第一透明高分子薄膜，12－石墨烯透明发热膜，13－第一电极，20－温度探测层，21－第二透明高分子薄膜，22－薄膜温度传感器，23－第二电极，30－压力传感层，31－第三透明高分子薄膜，32－薄膜压力传感器，33－第三电极，40－基层，41－第四透明高分子薄膜，42－电极片，421－凸台，422－底台，43－开孔，44－第四电极，50－防爆膜，60－金属贴片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

参照图1、图6、图7和图10，一种功能化透明石墨烯发热膜，包括发热层10和温度探测层20；所述发热层10包括第一透明高分子薄膜11、石墨烯透明发热膜12以及与石墨烯透明发热膜12连接的第一电极13，所述石墨烯透明发热膜12黏合在所述第一透明高分子薄膜11上；所述温度探测层20包括第二透明高分子薄膜21、薄膜温度传感器22以及与薄膜温度传感器22连接的第二电极23，所述薄膜温度传感器22黏合在所述第二透明高分子薄膜21上；所述发热层10与所述温度探测层20叠合。

第一透明高分子薄膜11的黏合有石墨烯透明发热膜12的表面为上表面，其另一面为下表面；第二透明高分子薄膜21的黏合有薄膜温度传感器22的表面为上表面，其另一面为下表面。采用胶黏剂将第一透明高分子薄膜11的上表面与第二透明高分子薄膜21的下表面黏合，第二透明高分子薄膜21的上表面设置有防爆膜50，防爆膜50覆盖于薄膜温度传感器22上。所述第一电极13是印刷在第一透明高分子薄膜11上的银浆印制线，所述第二电极23是印刷在第二透明高分子薄膜21上的银浆印制线。所述第一电极13和第二电极23的末端分别设有金属贴片60，所述金属贴片60依次间隔排列在同一平面上，所述金属贴片60所在的平面设置有绝缘层，所述金属贴片60的一端不被所述绝缘层包覆。多个金属贴片60排列成FFC软排线接头状，通过FFC软排线连接器可连接到外部设备，比如外部电源和温度显示设备。

本实施例中，石墨烯透明发热膜12是直径为20毫米的圆形膜片；胶黏剂是OCR光学透明树脂胶或OCA光学胶。通过胶黏剂将石墨烯透明发热膜12黏合在第一透明高分子薄膜11的中心，将薄膜温度传感器22黏合在第二透明高分子薄膜21的中心，然后将第一透明高分子薄膜11的上表面与第二透明高分子薄膜21的下表面黏合，最后在第二透明高分子薄膜21的上表面黏合防爆膜50。石墨烯透明发热膜12位于第一透明高分子薄膜11与第二透明高分子薄膜21之间，薄膜温度传感器22位于第二透明高分子薄膜21与防爆膜50之间。防爆膜50的材质可以是PET、PEN或PI材料。

本实施例中，通过发热层10与温度探测层20两层组合，在发热层10通电持续发热的过程中，温度探测层20可以有效的监测发热层10的温度变化，可实现对发热层10温度的实时控制。

实施例2

参照图2、图6、图7、图8和图10，实施例2的技术方案在实施例1的技术方案基础上还设置了压力传感层30，所述压力传感层30包括第三透明高分子薄膜31、薄膜压力传感器32以及与薄膜压力传感器32连接的第三电极33，所述压力传感层30与所述发热层10以及温度探测层20叠合。

第三透明高分子薄膜31的黏合有压力传感器的表面为上表面，其另一面为下表面。采用胶黏剂将第二透明高分子薄膜21的上表面与第三透明高分子薄膜31的下表面黏合，第三透明高分子薄膜31的上表面设置有防爆膜50，防爆膜50覆盖于压力传感器上。所述第三电极33是印刷在第三透明高分子薄膜31上的银浆印制线，所述第一电极13、第二电极23和第三电极33的末端分别设有金属贴片60，所述金属贴片60依次间隔排列在同一平面上，所述金属贴片60所在的平面设置有绝缘层，所述金属贴片60的一端不被所述绝缘层包覆。多个金属贴片60排列成FFC软排线接头状，通过FFC软排线连接器可连接到外部设备，比如外部电源、温度显示设备或压力显示设备。

本实施例中，发热层10、温度探测层20以及压力传感层30的层叠位置并不唯一，可以依次是发热层10、温度探测层20和压力传感层30，或者依次是温度探测层20、发热层10和压力传感层30，或者依次是压力传感层30、温度探测层20和发热层10等组合方式。本实施例中，通过发热层10、温度探测层20以及压力传感层30三层组合，在发热层10通电持续发热的过程中，温度探测层20可以有效的监测发热层10的温度变化，可实现对发热层10温度的实时控制，压力传感层30还可以实时有效的测定外界力对于膜组施加的压力值。

实施例3

参照图3以及图6至图12，实施例3的技术方案在实施例2的技术方案基础上还设置了基层40，所述基层40包括第四透明高分子薄膜41、电极片42以及与电极片42连接的第四电极44，所述第四透明高分子薄膜41上设有开孔43，所述电极片42安装于所述开孔43中；所述发热层10、温度探测层20以及压力传感层30层叠设置于所述基层40上。所述开孔43的直径为4毫米，所述电极片42包括凸台421和底台422，所述凸台421的直径为4毫米，所述底台422的直径为6毫米，所述凸台421穿过所述开孔43。所述开孔43和电极片42的数量为4个。

所述电极片42为铜片，第四电极44是印刷在第四透明高分子薄膜41上的银浆印制线，所述第一电极13、第二电极23、第三电极33和第四电极44的末端分别设有金属贴片60，所述金属贴片60依次间隔排列在同一平面上，所述金属贴片60所在的平面设置有绝缘层，所述金属贴片60的一端不被所述绝缘层包覆。多个金属贴片60排列成FFC软排线接头状，通过FFC软排线连接器可连接到外部设备，比如外部电源、温度显示设备或压力显示设备。第四透明高分子薄膜41的印制有银浆印制线的表面为上表面，其另一面为下表面。采用胶黏剂将第四透明高分子薄膜41的上表面与第一透明高分子薄膜11的下表面黏合，第四透明高分子薄膜41的下表面与被测试对象接触。基层40作为本实施例的最底层，可监测被测试对象的电阻。当被测试对象为人体时，基层40与人体接触，即基层40的电极片42与人体接触时，电极片42、人体、第四电极44之间形成电流回路，可检测人体电阻。基层40外接相应设备还可对人体进行电针治疗。

本实施例中，基层40作为最底层，需与人体直接接触才可监测人体电阻，其他各层的层叠位置并不唯一，可以依次是基层40、发热层10、温度探测层20和压力传感层30；或者依次是基层40、温度探测层20、发热层10和压力传感层30；或者依次是基层40、压力传感层30、温度探测层20和发热层10等组合方式。本实施例中，通过基层40、发热层10、温度探测层20以及压力传感层30多层组合，在发热层10通电持续发热的过程中，温度探测层20可以有效的监测发热层10的温度变化，可实现对发热层10温度的实时控制，压力传感层30还可以实时有效的测定外界力对于膜组施加的压力值。基层40作为电流输出层可以有效的进行电流的持续输出，可以用于测定电阻、电针治疗等。基层40、发热层10、温度探测层20以及压力传感层30之间可以同时工作且互不干扰，从而实现了单一透明石墨烯发热膜片的功能化，可适用于医疗保健等领域。

实施例4

参照图4、图6、图7以及图9至图12，实施例4的技术方案在实施例1的技术方案基础上还设置了基层40，所述基层40包括第四透明高分子薄膜41、电极片42以及与电极片42连接的第四电极44，所述第四透明高分子薄膜41上设有开孔43，所述电极片42安装于所述开孔43中；所述发热层10和温度探测层20层叠设置于所述基层40上。所述开孔43的直径为4毫米，所述电极片42包括凸台421和底台422，所述凸台421的直径为4毫米，所述底台422的直径为6毫米，所述凸台421穿过所述开孔43。所述开孔43和电极片42的数量为4个。

所述电极片42为铜片，第四电极44是印刷在第四透明高分子薄膜41上的银浆印制线，所述第一电极13、第二电极23和第四电极44的末端分别设有金属贴片60，所述金属贴片60依次间隔排列在同一平面上，所述金属贴片60所在的平面设置有绝缘层，所述金属贴片60的一端不被所述绝缘层包覆。多个金属贴片60排列成FFC软排线接头状，通过FFC软排线连接器可连接到外部设备，比如外部电源、温度显示设备等。第四透明高分子薄膜41的印制有银浆印制线的表面为上表面，其另一面为下表面。采用胶黏剂将第四透明高分子薄膜41的上表面与第一透明高分子薄膜11的下表面黏合，第四透明高分子薄膜41的下表面与被测试对象接触。基层40作为本实施例的最底层，可监测被测试对象的电阻。当被测试对象为人体时，基层40与人体接触，即基层40的电极片42与人体接触时，电极片42、人体、第四电极44之间形成电流回路，可检测人体电阻。基层40外接相应设备还可对人体进行电针治疗。

本实施例中，基层40作为最底层，需与人体直接接触才可监测人体电阻，其他各层的层叠位置并不唯一，可以依次是基层40、发热层10、温度探测层20，或者依次是基层40、温度探测层20、发热层10。本实施例中，通过基层40、发热层10以及温度探测层20三层组合，在发热层10通电持续发热的过程中，温度探测层20可以有效的监测发热层10的温度变化，可实现发热层10温度的实时控制。基层40作为电流输出层可以有效的进行电流的持续输出，可以用于测定电阻、电针治疗等。

实施例5

参照图5，实施例5的技术方案在实施例3的技术方案基础上不包括温度传感层。本实施例中，基层40作为最底层，需与人体直接接触才可监测人体电阻，其他各层的层叠位置并不唯一，可以依次是基层40、发热层10和压力传感层30，或者依次是基层40、压力传感层30和发热层10。本实施例中，在发热层10通电持续发热的过程中，压力传感层30还可以实时有效的测定外界力对于膜组施加的压力值。基层40作为电流输出层可以有效的进行电流的持续输出，可以用于测定电阻、电针治疗等。

上述实施例中所述的第一透明高分子薄膜11、第二透明高分子薄膜21、第三透明高分子薄膜31和第四透明高分子薄膜41的材质为PET、PEN或PI材料。

本实用新型采用独特的银浆印刷作为导线，以金属贴片60作为电流输出装置，以CVD石墨烯层作为加热层，以薄膜温度传感器22为温度监测装置，薄膜压力传感器32为压力探测层，通过黏合剂及多层透明PET(PEN、PI)高分子基材组合并集成膜片为一个整体膜组，实现透明石墨烯发热膜片的功能化、集成化及应用的一体化。通过各层电极汇集于FFC软排线接头处，保证膜片使用过程中的导线实现扁平化、薄膜化。

设计图

一种功能化透明石墨烯发热膜论文和设计

一种功能化透明石墨烯发热膜论文和设计-冯欣悦

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢