石墨烯发热模块、发热装置和能量房的制作方法

1.本实用新型涉及理疗用品技术领域，特别涉及一种石墨烯发热模块、发热装置和能量房。


背景技术：

2.石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，其具有非常好的热传导性能，有效电能总转换率高达99％以上。
3.石墨烯发热膜需要通电发热，在石墨烯发热膜两端电极通电的情况下，电热膜中的碳原子在电阻中产生声子、离子和电子，由产生的碳原子团之间相互摩擦、碰撞(也称布朗运动)而产生热能。
4.目前市面上应用石墨烯发热膜的远红外理疗产品很多，利用远红外进行人体康复理疗的有效性已经是科学界的共识。然而，制备更加接近人体远红外波长的理疗产品进行人体理疗是重中之重，并且使远红外理疗产品发挥其尽可能大的效能、以及提升远红外理疗产品的使用安全性和寿命也是非常重要的。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提出一种石墨烯发热模块，旨在提供一种与人体远红外波长接近的理疗产品，并使远红外理疗产品发挥其尽可能大的效能、以及提升远红外理疗产品的使用安全性和寿命。
6.为实现上述目的，本实用新型提出一种石墨烯发热模块，所述石墨烯发热模块包括：
7.至少一石墨烯发热膜片；
8.散热基板，与所述石墨烯发热膜片的一表面贴合；以及，
9.固定件，使得所述石墨烯发热膜片固定于所述散热基板上；
10.其中，所述石墨烯发热膜片包括单层的石墨烯膜、设于石墨烯膜一表面的电极和两绝缘膜，所述石墨烯膜和所述电极夹设于两所述绝缘膜之间。
11.在一些实施例中，所述固定件为第一绝缘导热胶，所述第一绝缘导热胶涂覆于一所述绝缘膜和所述散热基板之间。
12.在一些实施例中，所述散热基板为铝板；和/或，
13.所述绝缘膜为透明聚合物膜，其材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚氯乙烯，聚乙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚偏氟乙烯，或上述两种或两种以上的组合物。
14.在一些实施例中，所述石墨烯发热模块还包括第二绝缘导热胶，所述第二绝缘导热胶涂覆于所述石墨烯发热膜片的周侧边缘，所述第二绝缘导热胶使得所述石墨烯膜与外部绝缘隔离。
15.在一些实施例中，所述电极包括第一汇流条和第二汇流条，所述第一汇流条与所述第二汇流条平行设置；
16.所述第一汇流条上设置有第一内电极，所述第一内电极的一端与所述第一汇流条连接，另一端朝向所述第二汇流条延伸；
17.所述第二汇流条上设置有两个间隔开的第二内电极，两个所述第二内电极位于所述第一内电极的两侧，每一所述第二内电极的一端与所述第二汇流条连接，另一端朝向所述第一汇流条延伸。
18.在一些实施例中，所述石墨烯发热膜片包括两个，两个所述石墨烯发热膜片间隔设于所述散热基板上，并且两个所述石墨烯发热膜片通过导线电连接。
19.在一些实施例中，每一所述石墨烯发热膜片电连接有一连接件，所述导线的一端电连接一连接件，另一端电连接另一连接件。
20.在一些实施例中，所述连接件为铆钉，所述铆钉的外表面涂覆有绝缘胶。
21.在一些实施例中，所述散热基板的厚度为0.5毫米至1.5毫米；和/或
22.所述石墨烯发热膜片的宽度为10厘米至15厘米；和/或
23.所述石墨烯发热膜片的长度为25厘米至30厘米。
24.本实用新型还提出一种发热装置，该发热装置包括电源和石墨烯发热模块，所述电源与所述石墨烯发热膜片电连接。
25.本实用新型进一步提出一种能量房，该能量房包括能量房本体及发热装置，所述发热装置设于所述能量房本体内。
26.现如今，以石墨烯材料为发热体的装置很多，但碍于技术能力不够，多是采用石墨烯粉体与其他载体物质结合使用，参照碳纤维板的方式压制而成，或是用石墨烯浆料涂布后烘干而成，产品呈黑色或黑褐色。这种石墨烯粉体和石墨烯浆料都不是纯石墨烯，在碳原子上会连接有带有氢原子或氧原子的官能团，导致其发热功率和现有的碳纤维板发热体相当或更低。本实用新型提供的石墨烯发热膜片的石墨烯膜为单层石墨烯膜，其通电后发热产生的远红外与人体远红外波长极度吻合，能与人体产生同频共振的效果，使人体更好的吸收红外能量从而达到提升体温、促进人体细胞的活性的理疗或医疗效果。
27.同时，石墨烯膜发热时，与其相贴附的绝缘膜上会产生热聚集的问题，长期使用之后容易老化从而影响石墨烯发热膜片的使用效果及寿命。因此，本实用新型技术方案将石墨烯发热膜片贴合在散热基板上，石墨烯膜发热时产生的热量，会经由绝缘膜传递给散热基板，如此，绝缘膜上不会产生热聚集，保证了石墨烯发热膜片的效果的稳定性及石墨烯发热膜片的使用寿命。
附图说明
28.图1为本实用新型一实施例中石墨烯发热模块的结构示意图；
29.图2为图1实施例中石墨烯发热模块的爆炸结构示意图；
30.图3为图2实施例中石墨烯发热膜片的爆炸结构示意图；
31.图4为图2实施例中固定件与第二绝缘导热胶的结构示意图；
32.图5为图2实施例中电极的结构示意图。
33.图6为本实用新型实施例中石墨烯膜的拉曼图谱；
34.图7为本实用新型实施例中石墨烯膜与人体的相对辐射能谱曲线图。
35.附图标号说明
[0036][0037][0038]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0039]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，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。
[0040]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0041]
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0042]
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0043]
请参见图1-3，图1为本实用新型一实施例中石墨烯发热模块的结构示意图，图2为图1实施例中石墨烯发热模块的爆炸结构示意图，图3为图2实施例中石墨烯膜的爆炸结构示意图。
[0044]
在一些实施例中，本实用新型提出一种石墨烯发热模块，包括：
[0045]
至少一石墨烯发热膜片10；
[0046]
散热基板20，与石墨烯发热膜片10的一表面贴合；以及，
[0047]
固定件30，使得石墨烯发热膜片10固定于散热基板20上；
[0048]
其中，石墨烯发热膜片10包括单层的石墨烯膜11、电极12和两绝缘膜13，石墨烯膜11和电极12夹设于两绝缘膜13之间。
[0049]
本实施例中，石墨烯发热膜片10贴合于散热基板20上，其通过热传导的方式将热量传导给散热基板20。其中，石墨烯发热膜片10与散热基板20的接触面积越大，石墨烯发热膜片10与散热基板20之间交换的热量越大，绝缘膜13上的热量就能够更快速的传导至散热基板20上。
[0050]
所述绝缘膜13的材质可为透明聚合物膜，其材质包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，聚氯乙烯(pvc)，聚乙烯(pe)，聚碳酸酯(pc)，聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)，聚偏氟乙烯(pvdf)，或上述两种或两种以上的组合物。
[0051]
作为优选，本实施例所提出的散热基板20的表面积大于或等于石墨烯发热膜片10的表面积，也即绝缘膜13的表面积，使得绝缘膜13全部与散热基板20接触，从而保证绝缘膜13上的热量能够通过热传导的方式快速传递给散热基板20。
[0052]
其中，散热基板20不仅起到热量散发的作用，还起到支撑石墨烯发热膜片10的作用。散热基板20采用热传导性能较优的材料制成，其可以为金属材质，比如铜板，铝板等。散热基板20可以设计为矩形，方形，圆形或扇形等形状，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。
[0053]
石墨烯发热膜片10的数量可以为一个，两个，三个，四个，或五个等，石墨烯发热膜片10包括两绝缘膜13、电极12和石墨烯膜11。电极12的材质可为银、银浆、铜、铜浆、铝、石墨烯、或氧化铟锡(ito)。电极12可通过物理气相沉积(pvd)(例如电极材质为银、铜、铝)、化学气相沉积(例如电极材质为石墨烯)、或丝网印刷(例如电极材质为银浆、铜浆、氧化铟锡)的方式形成于石墨烯膜11的一表面上，石墨烯膜11与电极12夹设于两绝缘膜13之间。
[0054]
请参图6所示，图6为本实用新型的石墨烯膜的拉曼图谱，本实用新型实施例的石墨烯膜的拉曼图谱的2d峰高于g峰，说明该石墨烯膜为单层石墨烯。参图6所示，本实用新型实施例中，在g峰和2d峰之间还有一个g’峰，该g’峰为缺陷峰，表现的是碳晶格的缺陷和无序，但是该g’峰非常弱，说明本实用新型实施例中的单层石墨烯膜的缺陷很少。另外，在g峰的左侧还有一个d峰，该d峰也为缺陷峰，表现的也是碳晶格的缺陷和无序，但是该d峰也非常弱，说明本实用新型实施例中的单层石墨烯膜的缺陷很少。本发明实施例的石墨烯膜，2d峰和g峰的强度比为2左右，这也说明本实用新型实施例的石墨烯膜11为高质量的单层石墨烯(随着2d峰和g峰的强度比例降低，说明石墨烯层数越来越多)，同时实验测得该单层石墨烯膜的单层率在96％以上，进一步证明了所述透石墨烯膜11为高质量的单层石墨烯。
[0055]
参图7所示，图7为本实用新型实施例的石墨烯膜与人体的相对辐射能谱曲线图，也即红外图谱。从图7可以看到，本实用新型实施例的石墨烯膜11通电后发热产生的远红外与人体远红外波长极度吻合，因此可以达到与人体同频共振的效果，使人体更好的吸收红外能量从而达到提升体温、促进人体细胞的活性的理疗或医疗效果。
[0056]
同时，本实用新型技术方案将石墨烯发热膜片10贴合在散热基板20上，石墨烯膜11发热时产生的热量，会经由绝缘膜13传递给散热基板20，如此，绝缘膜13上不会产生热聚集，保证了石墨烯发热膜片10的效果的稳定性及石墨烯发热膜片10的使用寿命。
[0057]
在一些实施例中，请参见图2，本实用新型所提出的固定件30为导热胶，导热胶涂覆于绝缘膜13和散热基板20之间。
[0058]
本实施例中，导热胶主要起到两个作用，第一个作用是通过胶粘的方式固定散热基板20与石墨烯发热膜片10，第二个作用是绝缘膜13与散热基板20之间的热传导。导热胶
涂覆在绝缘膜13和散热基板20之间，固化后，为保证绝缘膜13上的热量能够传导给散热基板20，因此，导热胶需具有较优的导热性能。
[0059]
其中，在将石墨烯发热膜片10固定于散热基板20上时，可仅在绝缘膜13的表面涂覆一层导热胶，也可仅在散热基板20的表面涂覆一层导热胶，还可同时在绝缘膜13和散热基板20上分别涂覆一层导热胶。
[0060]
在一些实施例中，导热胶为第一绝缘导热胶。
[0061]
本实施例中，第一绝缘导热胶除具备导热胶的两个作用外，还具备绝缘的作用，防止在绝缘膜13损坏的情况下出现漏电。第一绝缘导热胶涂覆于散热基板20与绝缘膜13之间，若绝缘膜13出现损坏，石墨烯膜11和电极12将通过第一绝缘导热胶与散热基板20绝缘隔离，避免电流传递至散热基板20上。
[0062]
在一些实施例中，散热基板20为铝板；和/或，
[0063]
绝缘膜为透明聚合物膜，其材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚氯乙烯，聚乙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚偏氟乙烯，或上述两种或两种以上的组合物。
[0064]
本实施例中，散热基板20采用铝材制作，使得散热基板20兼顾导热性和质量轻两个优势。其中，铝并不是导热性最好的金属材料，导热性最好的是银，其次是铜，但银的价格昂贵，而铜的重量较重，因此本实施例选择铝材制作散热基板20。
[0065]
请参见图2、图4，图4为图2实施例中固定件与第二绝缘导热胶的结构示意图。
[0066]
在一些实施例中，石墨烯发热模块还包括第二绝缘导热胶40，第二绝缘导热胶40涂覆于石墨烯发热膜片10的周侧边缘，第二绝缘导热胶40使得石墨烯膜11与外部绝缘隔离。
[0067]
本实施例中，石墨烯膜11有可能自两绝缘膜13的周侧边缘露出在外部，如此则有可能导致触电的情况发生。为此，在石墨烯发热膜片10的周侧边缘涂覆有第二绝缘导热胶40，第二绝缘导热胶40主要用于包覆露出于外的石墨烯膜11，使得石墨烯膜11与外部绝缘隔离。除此之外，由于在石墨烯发热膜片10的周侧边缘涂覆有第二绝缘导热胶40，因此，石墨烯发热膜片10与散热基板20的接触面积被增大，从而能够起到加快散热的作用。
[0068]
请参见图5，图5为图2实施例中电极的结构示意图。
[0069]
在一些实施例中，电极12包括第一汇流条121和第二汇流条122，第一汇流条121与第二汇流条122平行设置；第一汇流条121上设置有第一内电极123，第一内电极123的一端与第一汇流条121连接，另一端朝向第二汇流条122延伸；第二汇流条122上设置有两个间隔开的第二内电极124，两个第二内电极124位于第一内电极123的两侧，每一第二内电极124的一端与第二汇流条122连接，另一端朝向第一汇流条121延伸。
[0070]
本实施例中，电极12呈“日”字形设计，其包括两个平行设置的第一汇流条121和第二汇流条122，第一汇流条121和第二汇流条122分别与电源的正极和负极电连接。第一汇流条121上设置有朝向第二汇流条122延伸的第一内电极123，第一内电极123的一端与第一汇流条连接，另一端为自由端。第二汇流条122上设置有两个第二内电极124，第二内电极124的一端与第二汇流条122连接，另一端为自由端。
[0071]
可以理解的，电极12还可设计为“田”字形，或“木”字形等。通过采用不同形状的电极12设计，能够调整石墨烯发热膜片10的阻值，从而解决石墨烯发热膜片10的阻值偏大的问题。
[0072]
在一些实施例中，请参见图1，石墨烯发热膜片10包括两个，两个石墨烯发热膜片10间隔设于散热基板20上，并且两个石墨烯发热膜片10通过导线50电连接。
[0073]
本实施例中，每个石墨烯发热膜片10的工作电压均为110v，两个石墨烯发热膜片10通过导线50串联，如此，则可直接给石墨烯发热模块220v的供电，而无需通过电源适配器对电源电压进行转换，可降低石墨烯发热模块的制造成本。
[0074]
在一些实施例中，每一石墨烯发热膜片10电连接有一连接件，导线50的一端电连接一连接件，另一端电连接另一连接件。
[0075]
本实施例中，连接件与导线50共同配合，用于两个石墨烯发热膜片10之间的电连接。其中，连接件可以与石墨烯发热膜片10一体设置，也可分体设置，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。
[0076]
在一些实施例中，请参见图1、图2，连接件为铆钉，铆钉的外表面涂覆有绝缘胶60。
[0077]
本实施例中，由于铆钉与导线50电连接，因此，铆钉在连接导线50后需在其外侧涂覆绝缘胶60，使得铆钉与外部绝缘隔离，避免出现触电情况，保证石墨烯发热模块的使用安全。
[0078]
在一些实施例中，散热基板的厚度为0.5毫米至1.5毫米；和/或
[0079]
石墨烯发热膜片10的宽度为10厘米至15厘米；和/或
[0080]
石墨烯发热膜片10的长度为25厘米至30厘米。
[0081]
本实用新型进一步提出一种发热装置，该发热装置包括电源和前述各实施例所记载的石墨烯发热模块，该石墨烯发热模块的具体结构参照上述实施例，由于本发热装置采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。其中，电源与石墨烯发热膜片电连接，以给石墨烯发热膜片供电，电源可以是接线电源，也可以是电池。
[0082]
本实用新型进一步提出一种能量房，该能量房包括能量房本体和发热装置，该发热装置包括前述各实施例所记载的石墨烯发热模块，该石墨烯发热模块的具体结构参照上述实施例，由于本能量房采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。其中，发热装置设置在能量房本体内。
[0083]
以上的仅为本实用新型的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本实用新型保护的范围，凡是在与本实用新型一个整体的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型保护的范围内。