干货！一文读懂最近大热的石墨烯电热膜！

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小百科简介

电热膜是一种通电时能产生热量的聚酯薄膜。 它是由导电特种油墨和金属载流条，在绝缘聚酯薄膜之间经加工、热压而成。 工作时，以电热膜为发热元件，将热量以辐射的形式送入空间，使人体和物体首先受到温暖。 整体效果优于传统的对流加热方式。 目前，按照发热体材料分类，电热膜分为“印刷油墨型、碳纤维型、金属丝（片）型、导电高分子材料型”四种类型。

据不完全统计，目前市场上有十几种名为电热膜的产品。 加上以其他名称命名的电热膜结构的同类产品，电热膜产品类别总数达20多个。《供热制冷》杂志2006年第10期在国内首次提出了电热膜的分类。电热膜发热元件材料，将电热膜分为“印刷油墨型、碳纤维型、金属丝（片）型、导电高分子材料型”等四种类型（以下简称四点法）。 《低温辐射电热膜》标准征集稿将电热膜分为金属基和非金属基两大类（以下简称二分法）。 非金属基电热膜进一步细分为碳纤维、碳基油墨和聚合物。 三种类型。

市场上电热膜品种较多，从生产类型上可分为两大类：

第一类是油墨型，主要产于美国、英国、芬兰、以色列及国内江苏省、黑龙江省等地。 第二种是金属活字，主要产于法国、德国和我国辽宁省。

从生产技术来看，油墨式电热膜的性能比较稳定，电热膜的功率密度和表面温度都比较符合我国相关建筑法规的要求，且舒适度很好。 油墨式电热膜最先由美国科勒里克电热膜推出，使用面积最大。 其他产品尚未在国内大面积使用或经过实际应用测试。

油墨式电热膜以美国电热膜为代表，基材为：聚酯薄膜。 成分为：聚对苯二甲酸乙二醇酯。 特点是：电气性能优良； 良好的机械强度； 尺寸稳定性; 熔点150---260℃之间； 100℃以下不会加速老化。

加热元件材料为：特殊配方的墨水。 成分有：石墨等。石墨是碳族元素中的固体元素。 它与钻石属于同一家族。 特点：其最高熔点达到3773K，仅比金刚石低50度。 由于自由电子的存在，石墨的化学性质比金刚石稍活泼，但在化学试剂中仍呈惰性。 根据其特点，其使用寿命非常长。

载流条材质为：银。 铜族元素的导电性和传热性是所有金属中最好的，银居第一，铜次之。 由于其耐腐蚀性、稳定性和易于机械加工，在工业中得到广泛应用。

大多数电热膜制造商从不同的角度来命名他们的产品。 有的以覆盖电热膜的绝缘材料来定义电热膜，如：聚酰亚胺电热膜、硅（橡胶）橡胶电热膜、云母电热膜、PET电热膜等； 有的按电热膜的功率密度来定义，如低温、中温、高温电热膜； 有的通过强调辐射热的概念来定义电热膜，如：辐射电热膜、远红外电热膜； 有的强调发热体颗粒的大小，如纳米电热膜、碳纳米电热膜等； 还有“生态电热膜”、“电热地膜”等名称，分别从电热膜的环保特性和地暖的应用方法来定义电热膜。 近两年，“硅晶、碳晶电热膜”和最近出现的“高（超）碳晶电热膜”在上海、四川等地被俗称为“硅晶、碳晶电热膜” 、重庆、武汉等地。 其实这种电热膜就是碳纤维电热膜。 如果细分类型，则应在定语末尾添加“碳纤维电热膜”。 碳晶体这个名字并不科学。

我们认为，根据发热材料来分类命名电热膜更为科学，因为发热材料决定了电热膜的特性。 用发热材料来定义电热膜可供具有一定理工科知识的人和其他非专业人士使用。 更容易从根源上了解和了解不同类型电热膜的基本特性，也避免了厂家试图通过模糊的概念来达到自己的目的。 当然，就像电热膜的定义一样，《低温辐射电热膜》标准获批后，厂家自然要按照标准中的电热膜分类来命名自己的产品。 届时，电热膜分类混乱的问题也将得到一定程度的解决。 包含。

下面总结了四类电热膜发热材料、生产加工工艺以及两点法和四点法一起出现的相应电热膜的基本性能特点：“金属基、碳基印刷油墨、碳纤维和聚合物”。 一个介绍。

1、碳基印刷油墨型电热膜

加热材料：石墨、金属粉末、金属氧化物

碳基印刷油墨电热膜的生产工艺：将上述发热材料与其他填料制成油墨状浆料，定量印刷在预先粘合有金属载流条的聚酯薄膜上（如电极）采用丝网印刷工艺，然后覆盖聚酯薄膜，形成绝缘结构，因此也称为印刷油墨电热膜。 这类电热膜的功率控制主要是通过浆料的成分、墨条的厚度和间距等来实现的。

碳基印刷油墨电热膜的核心技术是浆料的生产加工技术。 目前，国内碳基油墨浆料生产企业众多，碳基印刷油墨电热膜生产企业十几家。 国外品牌主要来自美国和韩国。

石墨烯电热膜是一种采用石墨烯复合导电油墨作为发热材料的新型电热膜。 一般与碳纳米管等碳材料复合形成浆料，印刷在绝缘薄膜上形成电热膜。

2、金属电热膜

发热材料：纯金属或金属合金材料

金属基电热膜的生产工艺：先将发热元件金属或金属合金材料制成金属箔，与聚酯薄膜粘合形成电阻回路，然后再覆盖一层聚酯薄膜，形成金属箔。绝缘结构。 常用的金属电热材料有铜、镍、铜镍、铁铬铝等，不同的金属及金属合金材料具有不同的电阻率，即导电性能。 据此，可以根据单位面积不同的工作电压和功率需求，选择不同的金属发热材料，设计成不同的电阻线。 金属材料的差异也会直接影响加热元件的性能（如抗氧化能力）和成本。

3、碳纤维电热膜

发热材质：碳纤维

碳纤维是以含碳量较高（一般在90%以上）的原纤维为原料，置于惰性气体中，在200～300℃下进行热稳定氧化，在1000～2000℃下进行碳化和石墨化而制成的。 根据基础原料不同，碳纤维可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基碳纤维。 其中PAN基碳纤维占全球碳纤维产量的90%。 目前，世界碳纤维技术主要掌握在日本。 而其他大多数碳纤维企业的生产工艺仍在摸索并不断完善。 国内碳纤维电热膜生产所使用的碳纤维原材料主要从日本企业进口。

碳纤维具有耐高温、耐摩擦、导电、导热、耐腐蚀等特点。 其形状具有显着的各向异性，质地柔软，可加工成各种织物，比重小，沿纤维轴向表现出较高的强度。 碳纤维可与树脂、金属、陶瓷等基体复合形成多种复合材料，应用于航空航天、汽车、石油钻探、体育和医疗器械等众多领域。

利用碳纤维的导电性能来制造电热材料。 根据加热元件的结构可分为碳纤维加热电缆和碳纤维电热膜两种。 其中碳纤维电热膜根据生产加工工艺的不同分为非均匀线性碳纤维电热膜，直接利用碳纤维长丝（小或大丝束）作为经纱或纬纱通过纺织工艺将碳纤维长丝切割成无序短纤维与纸浆混合，通过造纸工艺形成碳纤维电热纸。 通过调节碳纤维比例可以获得不同的功率密度。 根据用途和绝缘等级要求，在其上覆盖不同的绝缘材料而形成碳纤维电热膜。

4、高分子电热膜

发热材料：导电高分子材料。

生产过程：首先，采用不同的分子设计技术合成功能性高分子导电复合材料。 将上述导电高分子材料通过喷涂或逗号涂覆工艺均匀涂覆在预埋电极的基板上，形成裸露的电热膜。 覆盖不同的绝缘材料形成高分子电热膜。

高分子电热膜诞生于日本。 聚合物电热膜的功率密度是通过调节发热体材料的聚合度、正负极性基团的数量和比例、自由电荷的数量来实现的，而不是通过增加或减少涂覆量来实现的。

5、目前电热膜取暖存在的问题：

1、产品适用性问题

并非所有类型的电热膜都适合地暖。 这是厂家自身必须认真对待的问题。 不结合自身产品的特点就跟随市场潮流是不科学的，也是非常危险的。 尤其是据称从国外引进的电热膜技术或产品，在该技术输出国很难找到地暖应用实例。 而且，他们在没有科学论证和实验测试的情况下，盲目进入地暖市场。 一旦出现问题，后果和危害将比“欧洲地板”的影响大得多，因为电热膜是电气产品，而我国220伏的电压比欧美大得多和日本，主要是110伏。

2、局部过热问题

电热膜地暖与发热电缆的区别在于发热元件大面积敷设。 优点是发热体表面温度低，地板表面温度均匀； 缺点是容易造成局部过热，如：落地沙发或落地床下，热量难以散发，电热膜表面温度升高，苯板保温电热膜下层熔化并释放出甲醛等有害气体，可能会损坏电热膜，甚至引起火灾。

日本标准规定，在采用电热膜地暖的房间内，每个电热膜必须安装过热保护器，并且每个温控器下方至少安装一个110度的温度保险丝。 据笔者了解，其他厂家在国内电热膜施工时并未考虑到这个问题，隐患巨大。

3、漏电流问题

就像静电产生的机理一样，漏电流是电热膜产品本身固有的。 所有平面电器产品都会因电容效应而产生漏电荷。 漏电流的大小与加热元件面积和电压的平方成正比。 与累积效应成正比。 就像日常生活中的静电不会对人体造成太大伤害一样，当电热膜单位面积的漏电流小于一定值时，也不会影响人体健康。 目前，电热膜的漏电流是根据电子产品的要求进行测试的。 我国要求电气设备必须在设备负载线首端安装漏电保护装置。 该器件的工作电流为30 mA·s。 该值基于人体感知电流50mA。 这个规定对于电热膜地暖来说过于苛刻，但现阶段只能按照这个标准执行。 第一个解决方案是与厂家自身技术相匹配，第二个是通过施工技术来解决。 但据笔者了解，大多数厂家和地暖公司都绕过漏电保护器，直接连接到主电源线上。 其中的隐患不言而喻。

4.电磁辐射问题

电磁辐射是一种物理现象。 电磁辐射源主要有两大类：一类是天然电磁辐射源，另一类是人工电磁辐射源，它来自于一些人工制造的装置和设备。 电热膜的电磁辐射现象不容忽视。 问题。 我国目前还没有相应的标准。 不过，日本和欧洲国家将在未来几年陆续实施。