目前，電熱取暖是最環(huán)保的取暖方式之一。市場(chǎng)上銷售的電熱采暖設(shè)備主要包括電暖器、發(fā)熱電纜、電熱陶瓷片等，其中電暖器和發(fā)熱電纜的金屬電阻絲密度大、能耗高，而電熱陶瓷片的升溫慢、脆性大，因而這些電熱采暖設(shè)備均具有不足之處。

隨著世界范圍對(duì)環(huán)保問(wèn)題的重視，環(huán)保型電熱產(chǎn)品是面向未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。進(jìn)一步而言，隨著生活、生產(chǎn)等需要，不僅要求電熱器件具有優(yōu)良的電熱性能，還要求具有耐磨性、耐腐蝕、耐老化等等優(yōu)異綜合的性能。近年來(lái)碳系電熱產(chǎn)品受到廣泛關(guān)注，其具有節(jié)能環(huán)保、加熱均勻的特性，但是現(xiàn)有的碳系電熱產(chǎn)品的紅外線輻射處于中遠(yuǎn)紅外波段，其紅外線能量在傳輸過(guò)程中衰減劇烈，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離供熱。

納米碳晶微球在通電條件下具有電阻發(fā)熱、布朗運(yùn)動(dòng)發(fā)熱、發(fā)射紅外線等特點(diǎn)，能夠基本滿足低能耗、環(huán)保型、多功能性的電熱產(chǎn)品的發(fā)展需求。市面上許多的納米碳晶電熱產(chǎn)品均是以微晶碳材料作為核心發(fā)熱材料來(lái)制備的。而常規(guī)的球磨碳晶技術(shù)獲得的微晶碳系材料的粒度均一化程度低、粒度可控性差，這使得納米碳晶電熱產(chǎn)品的電熱轉(zhuǎn)化效率低、能耗大，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)反射紅外波段的可控變化，造成部分紅外能量的損失。

電熱高分子器件具有輕質(zhì)、節(jié)能、易加工的優(yōu)點(diǎn)，可以很好的克服傳統(tǒng)電熱設(shè)備的不足之處，其在生活、工業(yè)生產(chǎn)需求量日益增大，低能耗高電熱效率成為其重要的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電率下降低能耗成為發(fā)展主流。

為進(jìn)一步提高納米碳晶電熱產(chǎn)品的電熱效率、降低取暖能耗，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離制熱取暖，本發(fā)明基于包覆層高分子熔融剪切原理，通過(guò)熔融剪切、熱壓成型方式將納米尺度可控的所述碳晶微球粉末(碳纖維、碳納米管、石墨、石墨烯、高分子微球碳化物等碳晶微球粉末)排列為光子晶體結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了近紅外線的強(qiáng)反射。本發(fā)明所述制備方法得到的碳晶電熱膜，經(jīng)采用高分子膜封裝，能夠獲得波段可控的納米碳晶紅外電熱膜，很好滿足了低能耗、環(huán)保型、多功能性的電熱產(chǎn)品發(fā)展需求。

本發(fā)明提供一種碳晶電熱膜的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

(1)將碳晶微球粉末與溶劑混合，在100～400W超聲下混合均勻；其中，碳晶微球粉末的粒徑為10nm～100μm；碳晶微球粉末的質(zhì)量與所述溶劑的體積的比例為(7～9)g:(200～500)ml；溶劑選自丙酮和/或乙醇；

(2)將熱塑性高分子材料與步驟(1)得到的混合物混合，在100～400W超聲下混合均勻；

(3)將步驟(2)得到的混合物在45～55℃、?0.15～?0.05MPa下真空干燥至完全去除所述溶劑，得到包覆熱塑性高分子材料的碳晶微球粉末；

(4)將步驟(3)得到的包覆熱塑性高分子材料的碳晶微球粉末加熱至50～200℃，保溫，直至包覆熱塑性高分子材料的碳晶微球粉末完全轉(zhuǎn)化為熔融態(tài)；

(5)將步驟(4)得到的物料在50～300℃、1～500MPa下熱壓成型0.5～1h，然后冷卻至25℃；

(6)將步驟(5)得到的物料表面貼上絕緣膜和銅電極，壓制，得到碳晶電熱膜。

本發(fā)明提供一種波段可控的納米碳晶電熱膜的制備方法，其中包括制備粒徑為10nm～100μm、粒度分散性指數(shù)＜0.2的納米碳晶微球粉末，并進(jìn)一步制備包覆熱塑性高分子材料的碳晶微球粉末，最終得到碳晶電熱膜。其中，基于面心立方光子晶體材料的布拉格反射定律，計(jì)算出粒徑為10nm～100μm的納米碳晶微球粉末的紅外反射波段，并調(diào)控紅外波段范圍在傳播過(guò)程不易損失的近紅外波段，進(jìn)一步提高了本發(fā)明的碳晶電熱膜的電熱效率。本發(fā)明基于包覆層高分子熔融剪切原理，通過(guò)熔融剪切、熱壓成型方式將納米尺度可控的碳晶微球粉末(碳纖維、碳納米管、石墨、石墨烯、高分子微球碳化物等碳晶微球粉末)排列為光子晶體結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了近紅外線的強(qiáng)反射。

碳晶電熱膜是基于光子晶體結(jié)構(gòu)的能夠發(fā)射、反射750?4000nm的近紅外線的納米碳系(如碳纖維、碳納米管、石墨、石墨烯、高分子微球碳化物等)紅外電熱材料。傳統(tǒng)的碳系電熱產(chǎn)品所發(fā)射的紅外線為8?15μm的中紅外波段，其紅外能量在傳輸過(guò)程中的衰減多，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離供熱。本發(fā)明基于包覆層高分子熔融剪切原理，通過(guò)熔融剪切、熱壓成型方式將納米尺度可控的所述碳晶微球粉末(碳纖維、碳納米管、石墨、石墨烯、高分子微球碳化物等碳晶微球粉末)排列為光子晶體結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了近紅外線的強(qiáng)反射。將本發(fā)明制備得到的碳晶電熱膜進(jìn)行通電可以產(chǎn)生大量的熱量、紅外線，這能使周圍的物體溫度極快上升，結(jié)合光子晶體結(jié)構(gòu)對(duì)不易衰減的近紅外線的強(qiáng)反射能力，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電熱器件的低能耗、高效率，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離供熱。