磁吸附式連接在電熱板中的應(yīng)用

張椋 劉聽鋅 張建華

摘? ?要：可拼裝電熱板在市場(chǎng)上的缺失，使電熱板連接方式的研究沒有得到重視，導(dǎo)致電熱板結(jié)構(gòu)的單一。本文提出了一種磁吸附式的電熱板連接方式，使得電熱板具有便捷性與安全性的同時(shí)更實(shí)現(xiàn)了電熱板可拆分功能。

關(guān)鍵詞：磁吸附式連接? 可拆分式電熱板? 石墨烯

中圖分類號(hào)：TM 621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）06（a）-0105-02

1? 研究背景

目前人們所接觸到的市場(chǎng)采暖產(chǎn)品中，電采暖也是全球公認(rèn)的最為舒適健康的采暖方式。且使用壽命長(zhǎng)，使用方便，可通過對(duì)溫度的需要自行調(diào)節(jié)。歐洲部分國(guó)家在上世紀(jì)二十年代，就開始對(duì)電采暖進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)使用，美國(guó)也在上世紀(jì)三十年代左右追趕上歐洲的步伐?，F(xiàn)如今已有半數(shù)以上的家庭樂于使用電采暖產(chǎn)品。

在我國(guó)，北方因天氣寒冷，采取集中供暖方式，但污染嚴(yán)重，南方則主要依靠空調(diào)或小型電取暖設(shè)備，但對(duì)電能的消耗過高，增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。在北方取暖措施中水地暖的方式極為亮眼，北方水地暖的供熱方式主要通過集中供暖機(jī)構(gòu)將水加熱，再將熱水輸入用戶管道，地暖即是將管道盤接在充滿碎石的地板下，以此采暖。但其造價(jià)成本較高，施工需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，所以并未大規(guī)模普及。

2? 研究意義

當(dāng)前有一種工時(shí)較少，耗資較低的地暖取熱方式，即通過對(duì)電熱板通電進(jìn)行加熱的電地暖方式，將其鋪設(shè)到地面上，若是材料使用得當(dāng)，則電量耗費(fèi)較低，更加經(jīng)濟(jì)。電地暖使得南方也可以在冬天采用地暖的方式來取暖[ ]。市面上的電熱板普遍存在體積相對(duì)較大，無法拆分，不方便運(yùn)輸?shù)膯栴}，用戶體驗(yàn)較差，同時(shí)安裝成本較高。

為了克服在傳統(tǒng)電熱板安裝過程中費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不易拆裝的問題，增加電地暖的適用范圍。所采用的技術(shù)方案是：提供一種易于拆裝且適用范圍廣的新型電熱板，可以有效地利用磁吸附式連接，便捷地安裝使用，從而擺脫定制及鋪設(shè)的繁瑣，也克服了小塊電熱板因不能拆裝導(dǎo)致預(yù)期使用效果無法達(dá)到的困境。

3? 常見發(fā)熱材料

現(xiàn)在市場(chǎng)中常用的發(fā)熱材料為碳晶、石墨與石墨烯。下述為其各自的特點(diǎn)與功用。

（1）碳晶在術(shù)語中并沒有這種說法，也沒有一種名為“碳晶”這樣一種材料，碳晶實(shí)際上是一種經(jīng)過改性提純過的碳素顆粒，在經(jīng)過短絲碳纖維改性后磨成球狀制成微晶顆粒，加入粘合劑與短碳纖維壓制成為板狀，但這種電熱膜的耐用性不佳，導(dǎo)致碳晶逐漸失去電熱板采暖元件的主導(dǎo)地位。

（2） 石墨，作為加熱材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，如材料的加熱速度快、能徹底的降解、材料受熱均勻、不宜腐蝕和耐用等特點(diǎn)。采用石墨作為電熱的加熱材料能保證電加熱的面積溫度均勻，且導(dǎo)熱性能越好的高純度石墨其性能效益越為優(yōu)秀。采用石墨導(dǎo)熱材料，熱傳導(dǎo)效果好，加熱時(shí)間快，節(jié)能高效，平均溫度差小。

（3）石墨烯與其他電熱膜不同，是一種由純碳原子組成的柔性膜，其顯著特征就是透明，具有極高的安全性，其結(jié)構(gòu)為單層碳原子，并且具有極高的電-熱轉(zhuǎn)化率，在其能量的轉(zhuǎn)化過程中不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，所以幾乎沒有任何的能量損失。石墨烯在與相同的單位面積中的電加熱元件電熱轉(zhuǎn)換效率，也極其強(qiáng)勁，其熱效率比甚至是超出碳纖維百分之三十三之多，又因?yàn)槠涠S結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使石墨烯材料的使用壽命也遠(yuǎn)超同類材料。

4? 磁吸附式鏈接方法的應(yīng)用

在眾多的電熱板產(chǎn)品中，鮮見拼裝式的電熱板產(chǎn)品，充斥市場(chǎng)的占大部分額的產(chǎn)品以定制和單塊出售為主，因?yàn)槠囱b式電熱板產(chǎn)品的缺失，所以電熱板間的連接方式更無新樣，方便、安全、易于使用的電熱板連接方式研究更是空白的。

在電熱板中的創(chuàng)新性技術(shù)是利用磁吸附式使其可拼接化，將帶有調(diào)溫控制器的電源線（模塊一）與其他電熱板（模塊二）相連，模塊二之間亦各有磁吸附式連接頭連接各個(gè)電熱板（模塊二）。如圖1所示，可拼裝式電熱板由帶有調(diào)溫控制器的電源線模塊，磁吸附式電熱板模塊組成。其中帶有調(diào)溫控制器的電源線（模塊一），通過與電源相連的調(diào)溫控制器調(diào)節(jié)溫度，連接磁吸附式電熱板（模塊二），作為其他模塊的總電源使用。磁吸附式電熱板為模塊二，其作用是與其他電熱板模塊相互連接達(dá)到預(yù)期使用效果。

整個(gè)可拼接電熱板的工作流程是：以帶有調(diào)溫控制器的電源線模塊一接通電源，另一端以磁吸附式連接電熱板模塊二，按個(gè)人需求在原有電熱板上繼續(xù)增添電熱板模塊以達(dá)到預(yù)期的使用效果。拼裝多塊電熱板的連接也同樣采用磁吸附式，如圖2所示，將兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的磁吸公母頭相連接達(dá)到擴(kuò)充電熱面積。

這種磁吸附式連接的有益效果是有效地減少了傳統(tǒng)電熱板鋪設(shè)與拆分過程中的耗時(shí)耗力，也加強(qiáng)了小塊電熱板的適用范圍。例如年輕的租房群體，一般不會(huì)進(jìn)行大規(guī)模裝修，這時(shí)可拼裝電熱板就是最合適的采暖方法，既可以根據(jù)自己的需要小規(guī)模的部分取暖，也可以大規(guī)模的將房間全覆蓋，并且可以在需要的時(shí)候及時(shí)拆卸，進(jìn)行二次使用。大大加強(qiáng)了使用周期和使用壽命，也更具經(jīng)濟(jì)性。

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