[实用新型]一种石墨纳米片柔性加热膜

说明书

一种石墨纳米片柔性加热膜，所述石墨纳米片柔性加热膜包括：绝缘基材、石墨纳米片加热层、金属电极和绝缘防水保护层，所述石墨纳米片加热层设置在所述绝缘基材上，所述金属电极设置在所述石墨纳米片加热层上，所述绝缘防水保护层设置在所述石墨纳米片加热层的远离所述绝缘基材的一侧上。本申请的石墨纳米片柔性加热膜具有高导电、高导热、结构致密、柔韧性强、厚度极薄的优点。

技术领域

本申请涉及但不限于一种柔性加热膜，特别涉及但不限于一种石墨纳米片柔性加热膜。

背景技术

柔性加热膜是一种可弯曲至一定程度、能折叠、通电后可发热的膜状器件，具有发热效率高、散热好、表面功率密度大、不易烧蚀等优点，能够广泛应用于航空航天、工业、农业、军事等领域。传统的柔性加热材料主要采用金属和导电碳材料，但金属存在电热转换效率低、易氧化、柔韧性较低、需绕制加工等问题。相比而言，导电碳材料如石墨、碳黑、碳纤维和碳纳米管等，这些材料耐氧化、耐酸碱，但也存在柔韧性差、加工困难、导电性较差等问题。

石墨烯也是一种导电碳材料，其是由碳原子以sp2杂化方式形成的六角蜂窝状结构的层状材料。广义上，石墨烯是指层数少于十层(厚度＜3.4nm)的石墨纳米片层(Soft-lithographic processed soluble micropatterns of reduced graphene oxide forwafer-scale thin film transistors and gas sensors[J].Journal of MaterialsChemistry,2012,22(2):714-718.)。根据石墨烯的厚度不同可以将其分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯(3至10层)。石墨烯具有极优异的力学、柔韧、导电、导热、光学等特性。石墨烯的极优异柔韧性使其可以耐受反复弯折和卷绕，并且由于其独特的二维纳米结构，能够组装成纳米厚度无缝隙的薄膜，实现均匀的面状加热。石墨烯能够采用多种方法制备，包括气相沉积法、氧化还原法、液相直接剥离法等。其中，气相沉积法主要用于制备石墨烯薄膜，但制备成本较高。氧化还原法是采用强酸强碱方法处理石墨后获得氧化石墨，然后通过剥离及还原获得还原的氧化石墨烯，但该方法易破坏石墨烯的结构及性能。液相直接剥离法是通过物理法在液相环境下剥离石墨材料获得产品，该方法得到的石墨烯具有良好的导电性，优于氧化还原法得到的石墨烯，是理想的导电功能材料。但是，液相直接剥离法也存在部分难题：首先物理法剥离的效果并不理想，如超声剥离法和球墨剥离法得到的产品中石墨烯比例较少，需采用高速离心除去未完全剥离的石墨和较厚的石墨纳米片，离心及收集过程显著提高了生产成本。

实用新型内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

石墨纳米片(graphite nanosheet)是指厚度为纳米尺度的石墨薄片层，本申请的发明人通过大量实验对比发现厚度小于100nm的石墨纳米片同样具有优异的导电性能，并且可以采用液相直接剥离法直接制备得到，不需要离心分离和沉降分离步骤。石墨纳米片包括石墨烯，还包括厚度在10-100nm的石墨薄片层，因此制备石墨纳米片时无需像制备石墨烯那样采用高速离心除去未完全剥离的石墨和较厚的石墨纳米片，短暂搅拌或超声就能破碎团聚体，而且得到的产品同样具有优异的导电性能。因此，与石墨烯相比，石墨纳米片的生产成本大幅下降。并且，石墨纳米片的片层横向尺寸较大，片层解聚也比较容易，界面电阻也较小，适合用作导电材料，提升电热转化效果。同时，本申请发明人经研究发现，通过液相直接剥离技术获得的平均厚度小于30nm，平均横向尺寸大于2μm的石墨纳米片，能够较好的兼顾纳米片的生产成本和性能的关系，具有更优异性能。

基于发现的石墨纳米片的上述优点，本申请的发明人提出了利用石墨纳米片作为导电发热材料制备柔性加热膜的构想，解决了采用石墨烯制备柔性加热膜的成本高的问题，而且保证了柔性加热膜的良好加热效果和柔韧性。