磁吸附式連接在電熱板中的應用

張椋 劉聽鋅 張建華

摘? ?要：可拼裝電熱板在市場上的缺失，使電熱板連接方式的研究沒有得到重視，導致電熱板結構的單一。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更實現了電熱板可拆分功能。

關鍵詞：磁吸附式連接? 可拆分式電熱板? 石墨烯

中圖分類號：TM 621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（a）-0105-02

1? 研究背景

目前人們所接觸到的市場采暖產品中，電采暖也是全球公認的最為舒適健康的采暖方式。且使用壽命長，使用方便，可通過對溫度的需要自行調節。歐洲部分國家在上世紀二十年代，就開始對電采暖進行研發和生產使用，美國也在上世紀三十年代左右追趕上歐洲的步伐。現如今已有半數以上的家庭樂于使用電采暖產品。

在我國，北方因天氣寒冷，采取集中供暖方式，但污染嚴重，南方則主要依靠空調或小型電取暖設備，但對電能的消耗過高，增加經濟負擔。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構將水加熱，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。但其造價成本較高，施工需要耗費較長時間，所以并未大規模普及。

2? 研究意義

當前有一種工時較少，耗資較低的地暖取熱方式，即通過對電熱板通電進行加熱的電地暖方式，將其鋪設到地面上，若是材料使用得當，則電量耗費較低，更加經濟。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較大，無法拆分，不方便運輸的問題，用戶體驗較差，同時安裝成本較高。

為了克服在傳統電熱板安裝過程中費時費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的繁瑣，也克服了小塊電熱板因不能拆裝導致預期使用效果無法達到的困境。

3? 常見發熱材料

現在市場中常用的發熱材料為碳晶、石墨與石墨烯。下述為其各自的特點與功用。

（1）碳晶在術語中并沒有這種說法，也沒有一種名為“碳晶”這樣一種材料，碳晶實際上是一種經過改性提純過的碳素顆粒，在經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，導致碳晶逐漸失去電熱板采暖元件的主導地位。

（2） 石墨，作為加熱材料具有許多優點，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。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，且導熱性能越好的高純度石墨其性能效益越為優秀。采用石墨導熱材料，熱傳導效果好，加熱時間快，節能高效，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，其結構為單層碳原子，并且具有極高的電-熱轉化率，在其能量的轉化過程中不產生化學反應，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換效率，也極其強勁，其熱效率比甚至是超出碳纖維百分之三十三之多，又因為其二維結構的穩定性，使石墨烯材料的使用壽命也遠超同類材料。

4? 磁吸附式鏈接方法的應用

在眾多的電熱板產品中，鮮見拼裝式的電熱板產品，充斥市場的占大部分額的產品以定制和單塊出售為主，因為拼裝式電熱板產品的缺失，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。

在電熱板中的創新性技術是利用磁吸附式使其可拼接化，將帶有調溫控制器的電源線（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電熱板（模塊二）。如圖1所示，可拼裝式電熱板由帶有調溫控制器的電源線模塊，磁吸附式電熱板模塊組成。其中帶有調溫控制器的電源線（模塊一），通過與電源相連的調溫控制器調節溫度，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到預期使用效果。

整個可拼接電熱板的工作流程是：以帶有調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，按個人需求在原有電熱板上繼續增添電熱板模塊以達到預期的使用效果。拼裝多塊電熱板的連接也同樣采用磁吸附式，如圖2所示，將兩個相對應的磁吸公母頭相連接達到擴充電熱面積。

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

參考文獻

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