一种低电压透明电热膜的制作方法

一种低电压透明电热膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种透明电热膜及其制备工艺，尤其是一种低电压透明电热膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]透明加热膜通常采用在膜材表面镀透明导电涂层，然后在导电涂层表面制作导电电极，电极通常为两平行的金属条，两金属条分别接电源正极和负极，电流流经透明导电涂层产生热量，如图1所示(参见公开号为CN103828482A的专利)。目前常用的透明导电层石墨烯、碳纳米管、ITO, FT0, AZO等在膜厚较薄时方块电阻较大，这使得必须使用较高的供电电压才能满足加热要求，不利于电热膜的安全和便携性使用要求；而且，厚度增加虽可以降低使用电压，但增加了材料成本，同时降低了生产效率和透光率。
[0003]公开号为CN102883486A、名称为“一种基于石墨烯的透明电加热薄膜及其制备方法”的专利中，透明电加热薄膜包括透明柔性衬底，透明柔性衬底上设置石墨烯膜，石墨烯膜上设有导电连接网膜，导电连接网膜上设有电极，电极与导电连接网膜及石墨烯膜电连接；电极上设置防护层，防护层覆盖在电极上，并覆盖在石墨烯膜及导电连接网膜上。该专利提出采用石墨烯和导电连接网膜作为电热膜的透明加热材料，该方法可以通过导电连接网膜降低整体透明导电材料的方阻，但存在如下缺点:
[0004]I)导电连接网膜的方阻通常远小于石墨烯方阻，而二者是并连关系，这样起加热作用的主要是导电连接网膜而不是石墨烯。
[0005]2)导电连接网膜的线径〈5 μπι，采用常规的金属材料通电时极易被烧毁使电热膜失效。
[0006]现有技术中也曾提出一种石墨烯柔性透明加热元件及其制备方法，为增强加热的均匀性使用图案化透明电极，透明电极中部接电极。但图案化电极也使用透明导电材料，因透明导电材料导电性较差，引入图案化电极后也很难获得降低使用电压的效果，因此必须使用多层(5-6层)石墨烯降低电阻以降低使用电压。此外，如果使用两平行电极而不是图案化电极，则获得的加热均匀性较差，温度最高点和最低点差别60Κ以上，难以实现实用化的要求。

【发明内容】

[0007]为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种低电压透明电热膜，该透明电热膜可以在低电压12V)下工作，达到预期的温度。
[0008]进一步地，该透明电热膜加热均匀性良好。
[0009]更进一步地，该透明电热膜使用较薄的透明导电层加热，使用石墨烯作为透明导电层时可使用单层石墨烯，同时该电热膜使用很低的电压(如< 1.5V)即可获得与传统透明电热膜相同的加热效果，且起发热作用的是透明导电层。
[0010]本发明的另一目的是提供上述低电压透明电热膜的制备工艺。[0011 ] 本发明的又一目的是提高低电压透明电热膜的柔性，使其可以自由的弯曲。
[0012]为了解决前述技术问题，达到上述技术效果，本发明提供了如下的技术方案:
[0013]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。
[0014]优选的，所述内电极中，位于电热膜边缘的内电极为单支电极，其余内电极为由多个单支电极组成的条分叉电极，所述分叉电极的单支电极间形成细小的夹缝；
[0015]优选的，所述分叉电极可以均由两个单支电极组成，也可以分别由不同个数的单支电极组成；
[0016]优选的，所述内电极间的间距相等；
[0017]优选的，所述分叉电极的宽度相等，即每个分叉电极的单电极的宽度与其之间夹缝宽度之和是相等的；
[0018]优选的，每个分叉电极的单电极的宽度相等，且单支电极间的夹缝的宽度相等；
[0019]优选的，所述分叉电极中，单支电极间的间距为2 μπι至单支电极的宽度，宽度在此范围内，根据单支电极的线宽通过电流能力设定；
[0020]优选的，所述夹缝为直线形、折线形或者曲线形；
[0021]进一步优选的，所述分叉电极均由两个单支电极组成，均匀分布于汇流条上进一步优选的，所述分叉电极均由两个单支电极组成，均匀分布于汇流条上。
[0022]分叉电极的设置，可提高电热膜的柔性。
[0023]优选的，所述汇流上设有多个第一开孔，第一开孔设置的位置优选为相对电极的分叉电极所指向的位置；优选的，所述第一开孔为两头倒圆的长方形结构；进一步优选的，所述长边的长度与分叉电极的宽度相等。开孔的宽度根据材料以不影响电流通过不宜，开孔设置可进一步提高电热膜的柔性。
[0024]优选的，所述透明导电层上位于内电极之间设有第二开孔；优选的，所述第二开孔的直径为不超过1_;优选的，所述第二开孔均匀分布于内电极形成间隔的中间，且形成与内电极平行走向的一排。这样可以增加透时导电层的透气性和进一步提高电热膜的柔性。
[0025]优选的，电极由粗的汇流条和若干细的内电极构成，汇流条一端或者结构中心接电源的正极或负极；进一步优选地，可以在透明导电层两面分别设置正、负两套电极，这两套电极的内电极错开一定距离，即正、负叉指电极分别置于透明导电层两侧，形成被透明导电层隔开的叉指电极，保证电流均匀通过透明导电层，这样可进一步保证加热的均匀性。
[0026]优选地，透明导电层的材料包含但不限于石墨烯、碳纳米管、ITO、FTO、AZO等。
[0027]优选地，电极可由透明导电材料制成，其中，优选的透明电极材料为石墨烯。
[0028]优选地，电极位于石墨稀层上且与石墨稀层一体形成。
[0029]优选地，电极材料包含但不限于银、银浆、铜、铜浆、铝、ITO等导电性能良好的材料。电极材料以铜箔最佳。
[0030]优选地，电极可形成于透明基材与透明导电层之间。
[0031]优选地，透明基材可为玻璃或聚合物，透明基材包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜。更优选地，聚合物可为:PET，PMMA, PVDF, PANI，或者其组合物。
[0032]优选地，所述透明导电层为单层或多层石墨烯。最佳为单层石墨烯。
[0033]本发明的特殊结构的电极应用于单层石墨烯上，可使得该透明电热膜在低电压(^ 12V)下工作，用于多层石墨烯上可使用更低电压。
[0034]优选地，石墨烯层可使用掺杂剂；更优选地，掺杂剂可为无机/有机掺杂剂。
[0035]优选地，可在电极和石墨烯层上覆盖保护层；更优选地，保护层可采用柔性透明材料。
[0036]优选地，透明覆盖层的材料包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜。
[0037]优选地，可将本发明的电极串联或并联。
[0038]优选地，可将本发明的透明电热膜串联或并联。
[0039]进一步的，所述内电极为直线形、波浪形或锯齿形，所述汇流条根据电热膜的形状和应用需求，可呈直线形、曲线形，汇流条和内电极组成的图案形状根据电热膜的形状和应用需求，也可围成方形、圆形、椭圆形或任意形状。
[0040]更优选的，所述汇流条位于透明导电层的边缘，且与透明导电层接触良好，所述内电极由一汇流条向另一汇流条延伸，相邻内电极来自不同汇流条，相向延伸。
[0041]进一步地，本发明的发明人发现，为在低电压下获得良好的温度均匀性，针对本发明特殊结构的电极，最终升温温度、起始温度、供电电压、两内电极间距和透明导电层的方块电阻符合如下公式:
[0042]T = kU2/d2R+t(I)
[0043]其中:两内电极间距按照透明导电层一面上的内电极间距计算，
[0044]t一一起始温度，单位为°C ;
[0045]T一一电热膜升温所至最终升温温度，单位为。C ;
[0046]U——供电电压，单位为V，U ^ 12V ；
[0047]d——内电极间距，单位为cm ；
[0048]R——透明导电层方块电阻，单位为Ω / □;
[0049]k一一常数，取值范围为10-200，k取值范围根据电热膜与空气之间的传导系数会有不同，与电热膜与空气之间的传导系数成反比。
[0050]采用本发明特殊结构的电极、通过减小两内电极间的间距使得两电极间的透明导电层的电阻减小，是一种优选途径，使得使用低电压供电成为可能。正常可以采用日用的锂电池电压，即可达到迅速加热升温。
[0051]优选地，电热膜的汇流条与内电极可以为同种材料，也可为不同材料，其长度根据电热膜的尺寸设计。为保证温度均匀性，汇流条的宽度和厚度需考虑所用材料的电流承载能力和电阻率，电阻率要足够小，以减小汇流条上的电压降，保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，而且电流承载能力决定了汇流条截面积必须大于某一数值才能保证汇流条不被烧毁。本发明的发明人发现存在如下公式(2):
[0052]η (η+1) I P ,/WR < 1/5(2)
[0053]其中:
[0054]η——内电极使汇流条围成的面积内共产生了 η个间隔；
[0055]P1——汇流条材料电阻率，单位为Ω.πι;
[0056]I——内电极每根长度，长度不等时按其中最长内电极计算，单位为m ；
[0057]W——汇流条宽度，单位为m ；
[0058]H--汇流条厚度，单位为m ；
[0059]R——透明导电层方块电阻，单位为Ω/口。
[0060]本发明通过采用特殊结构的电极、减小两内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°C。可以将正、负两套电极分别设置于石墨烯两面，形成被石墨烯隔开的叉指电极，这样可进一步保证加热的均匀性，在同样的低电压下提高加热的温度。同时，分叉电极的设置，有在定程度上增加电热膜的加热整度和加热的均匀性。
[0061]电热膜柔性如果不够，在变曲的曲度过大时，比如弯成球面形状时，比较困难，还会发出声间。本发明人发现，通过对内电极进行分叉电极的结构设置，有效的增加了电热膜的柔性，可以轻松自由弯曲，可形成球面结构和自由折叠，为使用带来了很大的便利。经柔性测式，以延汇流条延伸方向分别向两面弯曲至电热膜两边相接触2min、再延内电极延伸方向分别向两面弯曲至电热膜两边相接触2min为一次柔性测试单元，本发明低电压透明电热膜经20万次测试单元，电极和膜结构无受损现象，各性能不变。在其它条件不变的情况下，设有分叉电极结构的电热膜的柔性是未设有分叉结构的电热膜柔性的7倍以上。
[0062]对于生长于金属箔衬底上的透明导电材料，可采用表面生长好透明导电薄膜的金属箔衬底制作图案化电极，这样可以简化制备过程，节省时间和材料成本，同时金属箔的导电性良好，有利于电热膜温度均匀性的控制，具体过程如下:
[0063]1、制备生长于金属箔衬底上的透明导电材料；
[0064]2、将透明基材与金属箔生长有透明导电材料的一面粘合在一起；
[0065]3、在金属箔面上通过光刻或印刷的方法制作掩膜，掩膜图案按要求设计；
[0066]4、将制作好掩膜的透明基材/透明导电层/金属箔置于刻蚀液中，刻蚀掉未被掩膜保护的金属；
[0067]5、去掉金属电极表面的掩膜，形成图案化电极。
[0068]进一步优选地，可在透明导电层及图案化电极上覆盖透明保护层，具体步骤如下:
[0069]6、将带胶的透明保护层开孔，以便在其与下层电极和透明导电层贴合时露出要引线的电极；
[0070]7、将透明保护层的孔与电极对好位后贴合；
[0071]8、在小孔露出的电极处制作引线。
[0072]优选地，透明导电材料可为石墨烯。
[0073]优选地，使用透明胶将透明基材与金属箔生长有透明导电材料的一面进行粘合。更优选地，所述透明胶包含但不限于各种UV光固化树脂、热熔胶、硅胶等。
[0074]优选地，所述金属箔可选自但不限于铜箔、镍箔、铜镍合金箔等。
[0075]优选地，所述刻蚀液根据金属箔选择，刻蚀液中可加入改善透明导电材料导电性的物质。
[0076]优选地，所述去掉金属电极表面掩膜的方法可以根据掩膜材料选择手剥或溶液去除的方法。
[0077]优选地，本发明所述的一种低电压透明电热膜的制备方法也可采用如下步骤:
[0078]1、将透明基材与透明导电层粘合在一起；
[0079]2、在透明导电层上制作电极，可采用直接印刷导电浆料或蒸镀导电材料的方法进行，电极图案根据加热需求设计。
[0080]进一步优选地，可在透明导电层及电极上覆盖保护层，具体步骤如下:
[0081]3、将带胶的透明保护层开孔，以便在其与下层电极和透明导电层贴合时露出要引线的电极；
[0082]4、将透明保护层的孔与电极对好位后贴合；
[0083]5、在小孔露出的电极处制作引线。
[0084]所述分叉电极采用电极制作后由刀模一次成型切出或者采用在制作电极时一体成型；优选的采用刀模一次成型切出。
[0085]进一步的，还可以在透明导电层上于内电极之间激光打孔。
[0086]本发明有益效果:
[0087](I)由于汇流条和内电极的引入很好地减小了透明导电层的电极间距，与现有透明电热膜的电极设计方案相比，可以使用更低的电压供电，这样就可以使用锂电池等便携式电源供电。
[0088](2)粗汇流条细内电极的电极设计可以在加热电压相同的条件下，使用导电性较差的透明导电材料，通过改变内电极间距获得与导电性好的材料相同的加热效果。
[0089](3)在电源电压和透明导电材料固定的条件下，可以通过控制汇流条面积和内电极间距实现不同的加热功率，从而满足不同的加热温度需求。
[0090](4)图案化金属箔制作电极的过程简化了电极制作，提高了电极的导电能力，节省了制作时间，降低了制作所需的材料成本。
[0091](5)分叉电极的设置在幅增加了电热膜的柔性，为其应用开拓了更广括的空间，同时，还可以提高电热膜的加热整度和加热的均匀性。
[0092](6)电极的汇流条的开孔设计，也在一定程度上增加了电热膜的柔性，透明导电层上开孔设计，可增加电热膜的透气性能。
【附图说明】
[0093]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0094]图1是【背景技术】中透明加热膜电极设置图；
[0095]图2是本发明实施例1的电热膜的电极分布图；
[0096]图3是本发明实施例1的电热膜的的剖面图；
[0097]图4是本发明实施例1的电热膜红外热像仪拍摄的温度分布照片；
[0098]图5是本发明实施例1的电热膜直线温度分布图，横作标是电热膜从左到右的位置表示，纵作标是温度；
[0099]图6是本发明实施例3的电热膜的电极分布图；
[0100]图7是本发明实施例3的电热膜红外热像仪拍摄的温度分布照片；
[0101]图8是本发明实施例3的电热膜直线温度分布图，横作标是电热膜从左到右的位置表示，纵作标是温度；
[0102]图中，I—透明导电层，2—电极，21—汇流条，22-内电极，221-单支电极，222-夹缝，3-透明基材，4一透明覆盖层，5—第一开孔。
【具体实施方式】
:
[0103]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0104]在以下实施例中，虽然数值均同时满足两个公式，但对于粗汇流条细内电极的图案电极来说，只要参数满足至少任何一个公式均能实现本发明的发明目的，解决本发明要解决的技术问题。实施例中只是给出了同时满足两个公式的实施方式，但不会对本发明技术方案构成任何限制。
[0105]以下实施例中涉及到材料的电阻率都是本领域公知的，比如，铜的电阻率为1.75 X 1(Γ8 Ω.m，银浆的电阻率为8 X 1(Γ8 Ω.m，石墨烯(单层)I X 1(Γ8 Ω.m。
[0106]实施例1:
[0107]参见图2、3所示，单层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜，电极采用银浆印刷。
[0108]制备工艺如下:
[0109]1、在厚度125 μ m的PET (透明基材)上转移一层石墨稀，石墨稀已经过掺杂，方阻为 250Ω / □;
[0110]2、使用丝网印刷设备在转移好的石墨烯上印刷银浆电极图案，图案形状如图2所示，I—透明导电层，2—电极，21—汇流条，22-内电极，221-单支电极，5-第一开孔，内电极间距为6mm，长108mm，共11条，共产生10个间隔，银浆厚度25 μπι;
[0111]3、将印刷好的电极图案置于烘箱中烘烤，使银浆固化，烘烤温度为130°C，时间为40mino
[0112]4、对内电极采用刀模一次成型切出一条夹缝222，形成由单支电极221组成的分叉电极，优选的，夹缝宽度为单支电极的宽度，均为Imm;
[0113]作为本实施例进一步的优选方案，还可以继续增加以下步骤:
[0114]5、将厚度50 ym的OCA胶与相同面积的PET贴合在一起；
[0115]6、使用激光切割设备在贴合好的PET/OCA开方形孔，开孔的位置要保证该PET/OCA与电极图案贴合后，汇流条末端露出开孔大小的电极；
[0116]7、对好位后将PET/OCA与电极图案贴合；
[0117]9、在小孔露出的电极出制作引线。
[0118]此种情况下，测得电热膜电阻为2.7Ω，将引线分别连接7.5V电源的正负极，经测试，60秒即可达到稳定状态，图4所示为使用红外热像仪拍摄的温度分布照片，图5所示为直线温度分布图，此时电热膜的平均温度可达92.3°C左右(室温为22°C )，符合公式T =kU2/d2R+t(k = 112)。
[0119]测试结果显示，使用我们发明的电极设计方案，使用3.7V电压供电时加热膜的平均加热功率为1300w/m2左右，而电压为3.7V时使用传统的无内电极的电热膜平均加热功率为5w/m2左右，要达到与我们新设计的电热膜相 同的加热效果使用电压需提高至60V左右，这已经远远超过了人体安全电压。
[0120]实施例2:
[0121]为了进一步保证汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10 %，本实施例在实施例1的基础上，对汇流条的宽度和作为内电极的分叉电极的条数进行了调整。具体为:内电极间距为6mm，长108mm，共15条，共产生14个间隔，汇流条的宽度为8mm。
[0122]经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差0.5%。
[0123]实施例3:
[0124]参见图6所示，双层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜，制备工艺如下:
[0125]1、将生长好石墨烯(石墨烯经过掺杂，方阻为120 Ω/□)的铜箔与大厚度为125 μ m的PET通过UV胶贴合在一起，铜箔厚度为25 μ m ;
[0126]2、将UV胶固化，波长为365nm，能量为1000mJ/cm2;
[0127]3、使用丝网印刷设备在贴合好的铜箔上印刷可剥胶掩膜，图案形状如图4所示，内电极间距为3mm，长108mm，共11条，共产生10个间隔；
[0128]4、将印刷好的电极图案置于烘箱中烘烤，使可剥胶固化，烘烤温度为135°C，时间为 40min ；
[0129]5、米和刀模一次成型切出分叉电极。
[0130]6、烘烤后的样品置于30%的FeClJlj蚀液中刻蚀，刻蚀结束后水洗吹干，揭下电极表面的可剥胶。
[0131]作为本实施例进一步的优选方案，还可以继续增加以下步骤:
[0132]7、将厚度50 ym的OCA胶与相同面积的PET贴合在一起；
[0133]8、使用激光切割设备在贴合好的PET/0CA开方形孔，开孔的位置要保证该PET/OCA与电极图案贴合后，汇流条末端露出开孔大小的电极；
[0134]9、对好位后将PET/0CA与电极图案贴合；
[0135]10、在小孔露出的电极出制作引线；
[0136]测得电热膜电阻为2.5Ω，将引线分别连接3.7V锂离子电池的正负极，经测试，50S稳定后电热膜的温度可达143.8°C左右(室温为22°C )，符合公式T = kU2/d2R+t (K =96)。
[0137]实施例4:
[0138]为了进一步保证汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10 %，本实施例在实施例3的基础上，对汇流条的宽度和作为内电极的分叉电极的条数进行了调整。具体为:最长内电极为130mm，内电极间距为4mm，共产生10个间隔，汇流条宽1mm0
[0139]经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差3.6%。
[0140]以上实施例中的内电极均可制作成相互平行的波浪状或锯齿状等其它形状，夹缝可切成波浪或其它曲线形状。
[0141]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一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；其特征在于: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。2.根据权利要求1所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:所述内电极中，位于电热膜边缘的内电极为单支电极，其余内电极为由多个单支电极组成的条分叉电极，所述分叉电极的单支电极间形成夹缝； 优选的，所述分叉电极可以均由两个单支电极组成，也可以分别由不同个数的单支电极组成； 优选的，所述内电极间的间距相等； 优选的，所述分叉电极的宽度相等，即每个分叉电极的单电极的宽度与其之间夹缝宽度之和是相等的； 优选的，每个分叉电极的单电极的宽度相等，且单支电极间的夹缝的宽度相等； 优选的，所述分叉电极中，单支电极间的间距为2 μπι至单支电极的宽度，宽度在此范围内，根据单支电极的线宽通过电流能力设定； 优选的，所述夹缝为直线形、折线形或者曲线形； 进一步优选的，所述分叉电极均由两个单支电极组成，均匀分布于汇流条上。3.根据权利要求2所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:所述汇流上设有多个第一开孔，第一开孔设置的位置优选为相对电极的分叉电极所指向的位置；优选的，所述第一开孔为两头倒圆的长方形结构；进一步优选的，所述长边的长度与分叉电极的宽度相等。4.根据权利要求2所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:所述透明导电层上位于内电极之间设有第二开孔；优选的，所述第二开孔的直径为不超过1_;优选的，所述第二开孔均匀分布于内电极形成间隔的中间，且形成与内电极平行走向的一排。5.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:电极由粗的汇流条和若干细的内电极构成，汇流条一端或者结构中心接电源的正极或负极；进一步优选地，可以在透明导电层两面分别设置正、负两套电极，这两套电极的内电极错开一定距离，即正、负叉指电极分别置于透明导电层两侧，形成被透明导电层隔开的叉指电极，保证电流均匀通过透明导电层，这样可进一步保证加热的均匀性。6.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:透明导电层的材料包含但不限于石墨烯、碳纳米管、ITO, FTO, AZO等；优选地，电极材料包含但不限于银、银浆、铜、铜浆、铝、ΙΤ0、石墨烯等导电性能良好的材料；优选地，电极可由透明导电材料制成，其中，更优选的电极材料为石墨烯；最佳电极材料为铜箔；优选地，电极被形成于透明导电层上；优选地，电极位于石墨烯层上且与石墨烯层一体形成；优选地，电极可形成于透明基材与透明导电层之间；优选地，透明基材可为玻璃或聚合物，透明基材包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜；更优选地，聚合物可为:PET，PMMA, PVDF, PANI，或者其组合物；优选地，所述透明导电层为单层或多层石墨烯，最佳优选单层石墨烯； 进一步优选的，石墨烯层可使用掺杂剂；更优选地，掺杂剂可为无机/有机掺杂剂；优选地，可在电极和石墨烯层上覆盖保护层；更优选地，保护层可采用柔性透明材料；优选地，透明覆盖层的材料包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜。7.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:可将本发明的电极串联或并联；优选地，可将本发明的透明电热膜串联或并联。8.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:所述内电极为直线形、波浪形或锯齿形，所述汇流条和内电极组成的图案形状根据电热膜的形状和应用需求，可呈直线形、曲线形，也可围成圆形、椭圆形或任意形状。9.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:最终升温温度、起始温度、供电电压、两内电极间距和透明导电层的方块电阻符合如下公式: T = kU2/d2R+t(I) 其中: t 起始温度，单位为°〇； T一一电热膜升温所至最终升温温度，单位为。C ; U——供电电压，单位为V，U彡12V ； d--内电极间距，单位为cm ； R——透明导电层方块电阻，单位为Ω / □; k一一常数，取值范围为10-200，k取值范围根据电热膜与空气之间的传导系数会有不同，与电热膜与空气之间的传导系数成反比。10.根据以上任一权利要求所述的一种低电压透明电热膜，其特征在于:汇流条的设置应保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，满足如下公式⑵: n(n+l)lp i/WHR < 1/5(2) 其中: η——内电极使汇流条围成的面积内共产生了 η个间隔； P 1--汇流条材料电阻率，单位为Ω.m ; I——内电极每根长度，长度不等时按其中最长内电极计算，单位为m ； W一一汇流条宽度，单位为m; H--汇流条厚度，单位为m ； R——透明导电层方块电阻，单位为Ω/口。
【专利摘要】本发明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。本发明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℃。可以在石墨烯两面设置两套电极，这两套电极的内电极错开一定距离，这样可进一步保证加热的均匀性，在同样的低电压下提高加热的温度。
【IPC分类】H05B3/84
【公开号】CN104883760
【申请号】CN201510203320
【发明人】冯冠平, 谭化兵, 刘海滨, 朱惠忠
【申请人】冯冠平, 无锡格菲电子薄膜科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月24日