基於石墨烯纖維碳纖維複合的發熱材料的製作方法
2023-10-07 03:00:19
本發明涉及一種基於石墨烯纖維碳纖維複合的發熱材料。
背景技術：
在冬天時，人們常常需要一系列的取暖產品，尤其是在戶外活動時，更加需要能夠隨身攜帶的取暖設備，或是一些理療產品需要發射一些遠紅外線，現在市場上賣的取暖產品和遠紅外線理療產品，一般都是兩層絕緣布之間夾電熱元件，通過電熱元件來達到取暖的目的。傳統的隨聲取暖設備中的電熱元件往往是採用金屬電阻絲產生熱量，但是，金屬電阻絲取暖的區域小，不能對身體進行全方位的取暖活動，且不供電時不能自行產生遠紅外線。還有一種取暖設備是採用導電纖維紡織成為導電材料，將導電材料放入衣服中，由於導電材料柔軟易摺疊，能夠大面積的放入衣服內，保證了衣服內的產熱面積，但是，常見的導電纖維是採用在纖維上設置鍍金屬，實現纖維導電的目的。由於外鍍金屬的纖維電阻較大，造成了產生的熱量較低，而且，外鍍金屬過程中需要用到化工溶劑，會對環境產生汙染。
技術實現要素：
針對上述問題，針對上述問題，本發明提供一種加熱效果好、能夠織成一片布式結構的發熱材料。
為達到上述目的，本發明一種發熱材料，其特徵在於：包含至少一個發熱單元，所述發熱單元包括的經紗和緯紗；所述經紗包括若干發熱紗線、所述緯紗包括若干絕緣紗線，或所述經紗包括若干絕緣紗線，所述緯紗包括若干發熱紗線，所述經紗和緯紗交錯編織；
所述發熱單元間隔設置有至少兩條電極線，所述電極線與絕緣紗線平行設置，與發熱紗線導電接觸；
所述發熱紗線包括碳纖維紗線組和石墨烯纖維紗線組。
優選地，所述碳纖維紗線組，包括一根碳纖維紗線或者包括一根以上在同一平面內平行排列的碳纖維紗線，所述石墨烯纖維紗線組包括一根石墨烯纖維紗線或者包括一根以上在同一平面內平行排列的石墨烯纖維紗線；
所述碳纖維紗線組與石墨烯纖維紗線組交替排列。
優選地，所述發熱單元還包括耐高溫絕緣紗線組，所述耐高溫絕緣紗線組包括至少一根玻璃纖維紗線和/或芳綸纖維紗線或者包括一根以上在同一平面內平行排列的玻璃纖維紗線和/或芳綸纖維紗線；
所述耐高溫絕緣紗線與發熱紗線平行設置。
優選地，兩耐高溫絕緣紗線組之間設置至少一個碳纖維紗線組和至少一個石墨烯纖維紗線組。
優選地，所述絕緣紗線為芳綸纖維紗線。
優選地，所述金屬導電絲至少包括兩根，分別設置在所述發熱單元相對兩側邊緣。
優選地，所述金屬導電絲的兩側分別設置有加密區，所述加密區內的紗線密度大於其他地方的紗線密度。
優選地，所述發熱單元包括網目層和基底層，所述網目層包括碳纖維紗線和固定所述碳纖維紗線的絕緣紗線。
優選地，所述經紗和緯紗交錯編織形成均勻的突條，所述凸條包括凸條面及與之相連的浮長線面，所述的凸條面與浮長線面形成若干均勻排列的空腔，所述空腔內設置有柔性金屬絲；所述柔性金屬絲表面塗有絕緣塗層。
優選地，所述材料表面塗有防水阻燃塗層。
本發明一種發熱材料，通過設置碳纖維紗線和石墨烯纖維紗線與金屬導電絲呈經、緯向交錯編織，以形成導電通路，碳纖維紗線和石墨烯纖維紗線因有電流通過可以產生熱量，並且碳纖維紗線通電後的碳纖維中的碳分子做「布朗運動」，在產生熱量的同時，會產生85％左右的遠紅外線來輻射熱量。發熱布料直接一定間隔編織玻璃纖維，在故障問題或是操作不當導致熱量過大導致的其他燃點較低的紗線燃燒，耐高溫絕緣紗線可以防止紗線持續燃燒。
附圖說明
圖1是本發明實施例的結構圖；
圖2是本發明實施例的結構圖；
圖3是本發明實施例十的結構圖。
碳纖維紗線1、石墨烯纖維紗線2、玻璃纖維紗線3、電極線4。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施例的實施作進一步的描述。
實施例一
如圖1、圖2、圖3所示，本發明實施例所述一種發熱材料，包含至少一個發熱單元，所述發熱單元包括的經紗和緯紗；所述經紗包括若干發熱紗線、所述緯紗包括若干絕緣紗線，或所述經紗包括若干絕緣紗線，所述緯紗包括若干發熱紗線，所述經紗和緯紗交錯編織；
所述發熱單元間隔設置有至少兩條電極線，所述電極線與絕緣紗線平行設置，與發熱紗線導電接觸；
所述發熱紗線包括碳纖維紗線組和石墨烯纖維紗線組。
使用石墨烯纖維紗線和碳纖維紗線作為編織線與金屬導電絲編織，以形成導電通路，石墨烯纖維具有有高的導電率及低的密度，強度高，而且韌性好，碳纖維有高導熱高耐熱的特性，電流通過石墨烯纖維和碳纖維產生熱量，可用以設置在衣服、地毯、掛毯內，用以取暖。石墨烯紗線組和碳纖維紗線組混合編織，提高發熱表面的溫度均勻性和接觸穩定性，通電過程中所產生的紅外輻射8-20微米達到紅外輻射量最優和波段的完整覆。
並且碳纖維紗線通電後的碳纖維中的碳分子做「布朗運動」，在產生熱量的同時，會產生85％左右的遠紅外線來輻射熱量。
本材料可用直流電或交流電低壓即可加熱，不具有危險性，很安全。
當遠紅外線照射人體時，其頻率與身體中的細胞分子、原子間的水分子運動頻率相一致時，引起共振效應，其能量最高且能被生物體所吸收，使皮下組織深層部位的溫度升高，產生的熱效應使水分子活化，加速供給養分和酵素，促進身體健康。
人體70％－80％以是水分子組成的，在共振作用下，首先激活了水分子的振動能級，而產生一系列生理是的反應，通過科學檢測，遠紅外線的熱效應和使人體共振吸收後可激活了生物大分子的活性、使生物體的分子能夠被激發而處於較高振動狀態、促進和改善血液循環、增強新陳代謝、提高人體免疫功能、具有消炎，消腫的作用、鎮痛作用。
實施例二，在實施例一的基礎上，所述碳纖維紗線組，包括一根碳纖維紗線或者包括一根以上在同一平面內平行排列的碳纖維紗線，所述石墨烯纖維紗線組包括一根石墨烯纖維紗線或者包括一根以上在同一平面內平行排列的石墨烯纖維紗線；
所述碳纖維紗線組與石墨烯纖維紗線組交替排列。
實施例三，在實施例一的基礎上，所述發熱單元還包括耐高溫絕緣紗線組，所述耐高溫絕緣紗線組包括至少一根玻璃纖維紗線和/或芳綸纖維紗線或者包括一根以上在同一平面內平行排列的玻璃纖維紗線和/或芳綸纖維紗線；
所述耐高溫絕緣紗線與發熱紗線平行設置。
玻璃纖維具有絕緣性好、耐熱性強、不燃燒、抗腐蝕性好，機械強度高的優點，將其交織到材料中可起到阻燃的作用。
實施例四，在實施例三的基礎上，兩耐高溫絕緣紗線組之間設置至少一個碳纖維紗線組和至少一個石墨烯纖維紗線組。
在相隔一定距離編織一定數量的耐高溫絕緣紗線，可在出現故障問題或是操作不當導致熱量過大導致的其他燃點較低的紗線燃燒時，用以阻斷紗線持續燃燒，提高安全性。
實施例五，在實施例一的基礎上，所述絕緣紗線為芳綸纖維紗線。
芳綸纖維為阻燃纖維，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐鹼、重量輕、絕緣、抗老化、生命周期長等優良性能，在此同時芳綸纖維紗線可以保持布料的高柔性和結構穩定性，並且芳綸纖維也可發射低溫遠紅外線。
實施例六，在實施例一的基礎上，所述金屬導電絲至少包括兩根，分別設置在所述發熱單元相對兩側邊緣。
兩側均設置金屬導電絲可以與石墨烯纖維紗線、碳纖維紗線共同形成通路，使發熱面積佔比率達到最大。
實施例七，在實施例一的基礎上，所述金屬導電絲的兩側分別設置有加密區，所述加密區內的紗線密度大於其他地方的紗線密度。
密度大處的布面，厚度、強力、抗折性、透氣性、耐磨性，都相對更大，從而保護金屬導電絲，使得金屬導電絲不易折斷和磨損。
實施例八，在實施例一的基礎上，所述發熱單元包括網目層和基底層，所述網目層包括碳纖維紗線和固定所述碳纖維紗線的絕緣紗線。
網目組織不僅可以提高材料的美觀性，也可以增大材料的表面積，使得發熱和發射遠紅外線的能力更高。使用碳纖維紗線作為網目紗，可以使碳纖維紗線的外露面積達到最大，從而使發熱效果和發射遠紅外線的發射效果達到最好。
實施例九，在實施例一的基礎上，所述經紗和緯紗交錯編織形成均勻的突條，所述凸條包括凸條面及與之相連的浮長線面，所述的凸條面與浮長線面形成若干均勻排列的空腔，所述空腔內設置有柔性金屬絲；所述柔性金屬絲表面塗有絕緣塗層。
在織物內均勻的設置若干柔性金屬絲可使得材料發熱更加均勻，傳熱導熱更快。並且使發熱材料由簡單的布料形態變成為可塑形的面料，可以使面料具有一定的剛性，不會因為設置在其他結構內部裡產生捲曲、堆疊等現象，並具有了可塑形的性質可以在各種的使用環境中有接觸表面產生充分的貼合。
實施例十，在實施例一的基礎上，所述材料表面塗有防水阻燃塗層。
以上，僅為本發明的較佳實施例，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求所界定的保護範圍為準。