直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片

权利要求

1.一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，包括制备发热层，制备电极层，在发热层和电极层之间添加隔热缓冲层制成电伴热膜片，其特征在于，所述直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片具体制备步骤如下：

步骤一、将有机半导体材料与纳米银颗粒复合制成纳米-有机半导体墨水，通过喷墨打印机将纳米-有机半导体墨水喷涂在基底表面制成发热层;

步骤二、通过具有沟槽图案的模具在发热层基面上蚀刻出微纳沟槽;

步骤三、使用钛、二氧化锰和金三种材料进行顺序沉积制备出分层复合电极层，并在各电子级层之间界面处理，增强各电子极层之间的结合力和电荷传输性能;

步骤四、使用纳米-有机半导体材料制备具有中空结构的复合纤维;

步骤五、使用交织法将两种不同性质的纤维束交织制成隔热缓冲层;

步骤六、将发热层、电极层与隔热缓冲层组装成电伴热膜片，并进行性能测试和质量检验，对合格的电伴热膜片进行包装。

2.根据权利要求1所述的一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，其特征在于：所述步骤一中，将纳米银颗粒分散在十二烷基硫酸钠溶液中制备出纳米银颗粒分散液，十二烷基硫酸钠的浓度设置为纳米银颗粒质量的1%-5%，准备纯度为99%的3-己基噻吩单体，在氮气保护下将3-己基噻吩单体溶解在无水氯仿中，制成0.1mol/L-0.5mol/L的溶液，再向溶液中加入三氯化铁引发剂，三氯化铁与3-己基噻吩单体的摩尔比设置为0.01-0.1，在0℃-5℃的温度下以60r/min-100r/min的速率搅拌24h-48h得到混合溶液，再将纳米银颗粒分散液加入混合溶液中，使用超声波分散仪以30kHz-50kHz的频率下分散30min-60min得到纳米-有机半导体墨水。

3.根据权利要求2所述的一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，其特征在于：所述步骤一中，使用聚酰亚胺聚合物作为电伴热膜片的基底材料，将纳米-有机半导体墨水装入喷墨打印机的墨盒中，使用喷头将纳米-有机半导体墨水喷涂在基底表面形成图案，喷头的喷射频率设置为1kHz-10kHz，喷头与基底的距离设置为0.1mm-1mm，在基底表面喷涂上厚度为100um-500um的纳米-有机半导体墨水，将喷涂有纳米-有机半导体墨水的基底加入干燥箱中进行干燥，干燥温度设置为60℃-100℃，干燥时间设置为10min-30min，制成电伴热膜片中的发热层。

4.根据权利要求3所述的一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，其特征在于：所述步骤二中，使用电子束光刻机在硅磨具表面绘制波浪型微纳沟槽图案，波浪的波长设置为1um-10um，振幅为100nm-500nm，沟槽的宽度设置为50nm-500nm，深度设置为100nm-1000nm，相邻沟槽的间距设置为200nm-1000nm，电子束光刻机的加速电压设置为5kV-30kV，束流设置为1nA-10nA，将带有微纳沟槽图案的硅模具放置在发热层材料表面，并放入热压印设备中，在100℃-150℃的温度下以50MPa-100MPa的压力压印5min-10min，压印完成后，使用氧气等离子体将沟槽图案转移到发热层材料上，蚀刻的功率设置为50W-200W，气压设置为0.5Pa-5Pa，蚀刻时间10min-60min，在发热层表面蚀刻出波浪型微纳沟槽图案。

5.根据权利要求2所述的一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，其特征在于：所述步骤三中，使用钛作为复合电极层中的底层，采用磁控溅射技术在基底上沉积厚度为10nm-100nm的钛层，使用化学吸附在钛层表面引入羟基，将带有钛层的基底浸泡在含有过氧化氢和氢氧化钠的溶液中，在40℃-60℃的温度下反应30min-60min，在钛层表面形成羟基化的表面层，再将基底转移到含有锰离子的溶液中，通过Ti-O-Mn化学键使锰离子吸附在羟基化的钛层表面，使用二氧化锰作为复合电极层中的中间层，采用化学沉积法在底层表面沉积厚度为100nm-500nm的二氧化锰，将基底放入等离子体处理设备中，通入氧气作为反应气体，调节射频功率在50W-200W之间，处理时间为5min-30min,氧气等离子体在二氧化锰表面产生氧自由基和过氧自由基，使用金作为复合电极层中的顶层，采用磁控溅射技术在中间层上沉积厚度为50nm-200nm的金层，制备出电伴热膜片中的电极层。

6.根据权利要求1所述的一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，其特征在于：所述步骤四中，将4,4、-二氨基二苯醚溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中制备出二胺溶液，4,4、-二氨基二苯醚的浓度设置为0.1mol/L-0.5mol/L，再将均苯四甲酸二酐加入二胺溶液中，二胺与二酐的摩尔比设置为1：1，将混合溶液加入电动搅拌机中，在0℃-5℃的温度下以60r/min-100r/min的速率搅拌4h-8h，得到聚酰胺酸溶液，选用粒径为10nm-100nm的氮化硼粒子，将氮化硼粒子加入N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，再添加聚乙烯吡咯烷酮分散剂，聚乙烯吡咯烷酮的用量为氮化硼纳米粒子质量的1%-5%，将混合溶液加入超声分散仪中，使用20kHz-40kHz的频率分散30min-60min得到氮化硼纳米粒子分散液，将氮化硼纳米粒子分散液加入到聚酰胺酸溶液中制备出外管溶液，氮化硼纳米粒子添加量占聚酰胺酸质量的1%-10%，将聚乙烯醇溶解在水中，配制成浓度为5%-10%的内管溶液。

7.根据权利要求6所述的一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，其特征在于：所述步骤四中，将内管溶液加入同轴共纺设备的内管中，将外管溶液加入同轴共纺设备的外管中，将内管溶液流速设置为0.1mL/h-0.5mL/h，外管溶液的流速设置为0.5mL/h-2mL/h，纺丝电压设置为10kV-30kV，喷丝头与接收装置的距离设置为10cm-30cm，开启纺纱设备将内管溶液与外管溶液同时从同心喷丝头喷出，制成直径在10um-100um的复合纤维，复合纤维在接收装置上聚集形成纤维毡，将收集到的纤维毡放入烘箱中进行热亚胺化处理，首先在100℃-150℃的温度下保持1h-2h，然后以2℃/min-5℃/min速率升温至200℃-300℃并保持2h-4h，使聚酰胺酸亚胺化，同时固化纤维结构，再将固化后的纤维浸泡在水中，在40℃-60℃的温度下浸泡1h-2h，使聚乙烯醇溶解并从纤维中渗出，留下中空的管道结构，制备出具有中空结构的聚酰亚胺纤维。

8.根据权利要求7所述的一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，其特征在于：所述步骤五中，将聚酰亚胺纤维制成线密度在10tex-100tex的纤维束，将T700型号的碳纤维制成线密度在5tex-80tex的纤维束，聚酰亚胺纤维与碳纤维的质量比为3:1，将准备好的聚酰亚胺纤维束和碳纤维束分别放置在气流交织机的两个喂入装置中，气流交织机的气流压力设置为0.1MPa-0.5MPa，气流流量设置为10m3/h-50m3/h，喷嘴的角度设置为30°-60°，喂入速度设置为10m/min-50m/min，在气流压力和流量的作用下，两种纤维束被吹散并在交织区域相互混合，将交织完成后的纤维织物放入热定型设备中，在180℃-250℃的温度下处理1min-5min进行定型制成电伴热膜片中的隔热缓冲层。

9.根据权利要求8所述的一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，其特征在于：所述步骤六中，将发热层和电极层加入超声波清洗机中，选用乙醇作为超声波清洗液，去除发热层和电极层表面的灰尘和微量杂质，通过压缩空气去除隔热缓冲层纤维织物表面松散的纤维和灰尘，在电极层的引出端焊接导线，焊接后使用绝缘胶对焊接部位封装保护，使用环氧树脂沿电伴热膜片的边缘进行涂覆，形成宽度为2mm-10mm的封闭边框，将发热层、电极层和隔热缓冲层固定在一起，检查组装后的电伴热膜片各层之间的错位、褶皱和凸起情况，使用绝缘电阻测试仪检测电极层之间的电阻值，电极层与发热层之间、电极层与外部封装之间的绝缘电阻，将检测合格的电伴热膜片表面进行清洁后放置在防静电聚乙烯泡沫上，将包裹好防护材料的电伴热膜片放入铝箔复合膜中，使用热封机将铝箔复合膜的边缘进行热封，热封温度设置为120℃-180℃，热封宽度设置为5mm-10mm。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及电伴热膜片技术领域，具体为一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片。

背景技术

[0002]在石油、化工、天然气等行业，大量的管道用于输送各种流体，在寒冷环境或输送易凝固、高粘度的流体(如原油、重油)时，需要对管道进行伴热，电伴热膜片可以紧密贴合在管道表面，有效地维持管道温度，保证流体的顺畅输送，在建筑中可用于地板采暖、屋面融雪除冰等，在地板采暖系统中，电伴热膜片安装在地板下面，通过调节电流大小可以精确控制地板温度，为室内提供舒适的取暖环境，在屋面融雪除冰方面，电伴热膜片可以防止屋顶积雪结冰，避免冰雪堆积对建筑物结构造成损坏，同时也减少了因冰雪掉落对行人安全造成的威胁;

传统电热丝加热电伴热膜片的发热材料分布难以做到完全均匀，这使得电伴热膜片在工作时会出现局部温度过高或过低的情况，电热丝的间距设计不合理或者在安装过程中出现电热丝移位等情况，就会导致发热不均匀，为此，我们提出一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片。

发明内容

[0003]本发明的目的在于提供一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片。

[0004]以解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供如下技术方案：一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，包括制备发热层，制备电极层，在发热层和电极层之间添加隔热缓冲层制成电伴热膜片，所述直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片具体制备步骤如下：

步骤一、将有机半导体材料与纳米银颗粒复合制成纳米-有机半导体墨水，通过喷墨打印机将纳米-有机半导体墨水喷涂在基底表面制成发热层;

步骤二、通过具有沟槽图案的模具在发热层基面上蚀刻出微纳沟槽;

步骤三、使用钛、二氧化锰和金三种材料进行顺序沉积制备出分层复合电极层，并在各电子级层之间界面处理，增强各电子极层之间的结合力和电荷传输性能;

步骤四、使用纳米-有机半导体材料制备具有中空结构的复合纤维;

步骤五、使用交织法将两种不同性质的纤维束交织制成隔热缓冲层;

步骤六、将发热层、电极层与隔热缓冲层组装成电伴热膜片，并进行性能测试和质量检验，对合格的电伴热膜片进行包装。

[0005]作为本发明的进一步方案：所述步骤一中，将纳米银颗粒分散在十二烷基硫酸钠溶液中制备出纳米银颗粒分散液，十二烷基硫酸钠的浓度设置为纳米银颗粒质量的1%-5%，准备纯度为99%的3-己基噻吩单体，在氮气保护下将3-己基噻吩单体溶解在无水氯仿中，制成0.1mol/L-0.5mol/L的溶液，再向溶液中加入三氯化铁引发剂，三氯化铁与3-己基噻吩单体的摩尔比设置为0.01-0.1，在0℃-5℃的温度下以60r/min-100r/min的速率搅拌24h-48h得到混合溶液，再将纳米银颗粒分散液加入混合溶液中，使用超声波分散仪以30kHz-50kHz的频率下分散30min-60min得到纳米-有机半导体墨水。

[0006]作为本发明的进一步方案：所述步骤一中，使用聚酰亚胺聚合物作为电伴热膜片的基底材料，将纳米-有机半导体墨水装入喷墨打印机的墨盒中，使用喷头将纳米-有机半导体墨水喷涂在基底表面形成图案，喷头的喷射频率设置为1kHz-10kHz，喷头与基底的距离设置为0.1mm-1mm，在基底表面喷涂上厚度为100um-500um的纳米-有机半导体墨水，将喷涂有纳米-有机半导体墨水的基底加入干燥箱中进行干燥，干燥温度设置为60℃-100℃，干燥时间设置为10min-30min，制成电伴热膜片中的发热层。

[0007]作为本发明的进一步方案：所述步骤二中，使用电子束光刻机在硅磨具表面绘制波浪型微纳沟槽图案，波浪的波长设置为1um-10um，振幅为100nm-500nm，沟槽的宽度设置为50nm-500nm，深度设置为100nm-1000nm，相邻沟槽的间距设置为200nm-1000nm，电子束光刻机的加速电压设置为5kV-30kV，束流设置为1nA-10nA，将带有微纳沟槽图案的硅模具放置在发热层材料表面，并放入热压印设备中，在100℃-150℃的温度下以50MPa-100MPa的压力压印5min-10min，压印完成后，使用氧气等离子体将沟槽图案转移到发热层材料上，蚀刻的功率设置为50W-200W，气压设置为0.5Pa-5Pa，蚀刻时间10min-60min，在发热层表面蚀刻出波浪型微纳沟槽图案。

[0008]作为本发明的进一步方案：所述步骤三中，使用钛作为复合电极层中的底层，采用磁控溅射技术在基底上沉积厚度为10nm-100nm的钛层，使用化学吸附在钛层表面引入羟基，将带有钛层的基底浸泡在含有过氧化氢和氢氧化钠的溶液中，在40℃-60℃的温度下反应30min-60min，在钛层表面形成羟基化的表面层，再将基底转移到含有锰离子的溶液中，通过Ti-O-Mn化学键使锰离子吸附在羟基化的钛层表面，使用二氧化锰作为复合电极层中的中间层，采用化学沉积法在底层表面沉积厚度为100nm-500nm的二氧化锰，将基底放入等离子体处理设备中，通入氧气作为反应气体，调节射频功率在50W-200W之间，处理时间为5min-30min,氧气等离子体在二氧化锰表面产生氧自由基和过氧自由基，使用金作为复合电极层中的顶层，采用磁控溅射技术在中间层上沉积厚度为50nm-200nm的金层，制备出电伴热膜片中的电极层。

[0009]作为本发明的进一步方案：所述步骤四中，将4,4、-二氨基二苯醚溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中制备出二胺溶液，4,4、-二氨基二苯醚的浓度设置为0.1mol/L-0.5mol/L，再将均苯四甲酸二酐加入二胺溶液中，二胺与二酐的摩尔比设置为1：1，将混合溶液加入电动搅拌机中，在0℃-5℃的温度下以60r/min-100r/min的速率搅拌4h-8h，得到聚酰胺酸溶液，选用粒径为10nm-100nm的氮化硼粒子，将氮化硼粒子加入N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，再添加聚乙烯吡咯烷酮分散剂，聚乙烯吡咯烷酮的用量为氮化硼纳米粒子质量的1%-5%，将混合溶液加入超声分散仪中，使用20kHz-40kHz的频率分散30min-60min得到氮化硼纳米粒子分散液，将氮化硼纳米粒子分散液加入到聚酰胺酸溶液中制备出外管溶液，氮化硼纳米粒子添加量占聚酰胺酸质量的1%-10%，将聚乙烯醇溶解在水中，配制成浓度为5%-10%的内管溶液。

[0010]作为本发明的进一步方案：所述步骤四中，将内管溶液加入同轴共纺设备的内管中，将外管溶液加入同轴共纺设备的外管中，将内管溶液流速设置为0.1mL/h-0.5mL/h，外管溶液的流速设置为0.5mL/h-2mL/h，纺丝电压设置为10kV-30kV，喷丝头与接收装置的距离设置为10cm-30cm，开启纺纱设备将内管溶液与外管溶液同时从同心喷丝头喷出，制成直径在10um-100um的复合纤维，复合纤维在接收装置上聚集形成纤维毡，将收集到的纤维毡放入烘箱中进行热亚胺化处理，首先在100℃-150℃的温度下保持1h-2h，然后以2℃/min-5℃/min速率升温至200℃-300℃并保持2h-4h，使聚酰胺酸亚胺化，同时固化纤维结构，再将固化后的纤维浸泡在水中，在40℃-60℃的温度下浸泡1h-2h，使聚乙烯醇溶解并从纤维中渗出，留下中空的管道结构，制备出具有中空结构的聚酰亚胺纤维。

[0011]作为本发明的进一步方案：所述步骤五中，将聚酰亚胺纤维制成线密度在10tex-100tex的纤维束，将T700型号的碳纤维制成线密度在5tex-80tex的纤维束，聚酰亚胺纤维与碳纤维的质量比为3:1，将准备好的聚酰亚胺纤维束和碳纤维束分别放置在气流交织机的两个喂入装置中，气流交织机的气流压力设置为0.1MPa-0.5MPa，气流流量设置为10m3/h-50m3/h，喷嘴的角度设置为30°-60°，喂入速度设置为10m/min-50m/min，在气流压力和流量的作用下，两种纤维束被吹散并在交织区域相互混合，将交织完成后的纤维织物放入热定型设备中，在180℃-250℃的温度下处理1min-5min进行定型制成电伴热膜片中的隔热缓冲层。

[0012]作为本发明的进一步方案：所述步骤六中，将发热层和电极层加入超声波清洗机中，选用乙醇作为超声波清洗液，去除发热层和电极层表面的灰尘和微量杂质，通过压缩空气去除隔热缓冲层纤维织物表面松散的纤维和灰尘，在电极层的引出端焊接导线，焊接后使用绝缘胶对焊接部位封装保护，使用环氧树脂沿电伴热膜片的边缘进行涂覆，形成宽度为2mm-10mm的封闭边框，将发热层、电极层和隔热缓冲层固定在一起，检查组装后的电伴热膜片各层之间的错位、褶皱和凸起情况，使用绝缘电阻测试仪检测电极层之间的电阻值，电极层与发热层之间、电极层与外部封装之间的绝缘电阻，将检测合格的电伴热膜片表面进行清洁后放置在防静电聚乙烯泡沫上，将包裹好防护材料的电伴热膜片放入铝箔复合膜中，使用热封机将铝箔复合膜的边缘进行热封，热封温度设置为120℃-180℃，热封宽度设置为5mm-10mm。

[0013]采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过将纳米颗粒均匀分散有机半导体中，能够有效调节发热层的局部电阻，由于纳米颗粒的尺寸小且分布均匀，能够避免因局部电阻过大或过小而引起的热点或冷点现象，纳米颗粒与有机半导体之间的相互作用可以抑制热聚集，有机半导体在发热过程中可能会因为局部热量过高而导致材料性能下降或产生局部热应力，当局部出现热量集中时，纳米颗粒能够吸收多余的热量，并通过热传导将热量均匀地分散到周围的有机半导体材料中，从而避免了局部过热现象，保证了发热的均匀性;

2、本发明通过交织法，使中空型聚酰亚胺纤维和碳纤维相互交织，形成了一个复杂的纤维网络结构，能够有效地阻止热量的直接传递，使得热量在纤维之间的传导路径变得曲折，碳纤维的高导热性在这种结构中也能得到利用，它可以将局部热量迅速分散，避免热量集中在某一点，同时又受到中空型聚酰亚胺纤维的隔热作用限制，无法快速向外传导，从而进一步提高了隔热缓冲层的整体隔热性能，交织的结构使得中空型聚酰亚胺纤维和碳纤维之间能够产生协同效应，两种纤维相互缠绕、交织，使得它们之间的结合更加紧密，能够有效地传递应力，这种协同效应不仅提高了缓冲层的拉伸强度，还增强了其弯曲强度和抗疲劳性能。

[0014]3、本发明通过在发热层表面蚀刻微纳沟槽，能够显著增大发热层与相邻介质的接触表面积，微纳沟槽引导热量沿着特定的路径传导，当发热层产生热量时，热量会优先沿着沟槽的方向传播，这种定向的热传导方式能够减少热量在发热层内部的无序扩散，使热量更快速、更集中地传递到需要加热的区域，微纳沟槽将发热层产生的热量更均匀地分散，由于沟槽的存在，热量不会在发热层表面局部积聚，而是通过沟槽在整个发热层表面重新分布。

附图说明

[0015]图1为本发明实施例中直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片制备流程示意图。

具体实施方式

[0016]下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0017]本发明一种直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片，包括制备发热层，制备电极层，在发热层和电极层之间添加隔热缓冲层制成电伴热膜片，直流低功耗纳米级半导体电伴热膜片具体制备步骤如下：

步骤一、将有机半导体材料与纳米银颗粒复合制成纳米-有机半导体墨水，通过喷墨打印机将纳米-有机半导体墨水喷涂在基底表面制成发热层;

步骤二、通过具有沟槽图案的模具在发热层基面上蚀刻出微纳沟槽;

步骤三、使用钛、二氧化锰和金三种材料进行顺序沉积制备出分层复合电极层，并在各电子级层之间界面处理，增强各电子极层之间的结合力和电荷传输性能;

步骤四、使用纳米-有机半导体材料制备具有中空结构的复合纤维;

步骤五、使用交织法将两种不同性质的纤维束交织制成隔热缓冲层;

步骤六、将发热层、电极层与隔热缓冲层组装成电伴热膜片，并进行性能测试和质量检验，对合格的电伴热膜片进行包装。

[0018]在本发明的一个实施方式中：步骤一中，将纳米银颗粒分散在十二烷基硫酸钠溶液中制备出纳米银颗粒分散液，十二烷基硫酸钠的浓度设置为纳米银颗粒质量的1%-5%，准备纯度为99%的3-己基噻吩单体，在氮气保护下将3-己基噻吩单体溶解在无水氯仿中，制成0.1mol/L-0.5mol/L的溶液，再向溶液中加入三氯化铁引发剂，三氯化铁与3-己基噻吩单体的摩尔比设置为0.01-0.1，在0℃-5℃的温度下以60r/min-100r/min的速率搅拌24h-48h得到混合溶液，再将纳米银颗粒分散液加入混合溶液中，使用超声波分散仪以30kHz-50kHz的频率下分散30min-60min得到纳米-有机半导体墨水。

[0019]在本发明的一个实施方式中：步骤一中，使用聚酰亚胺聚合物作为电伴热膜片的基底材料，将纳米-有机半导体墨水装入喷墨打印机的墨盒中，使用喷头将纳米-有机半导体墨水喷涂在基底表面形成图案，喷头的喷射频率设置为1kHz-10kHz，喷头与基底的距离设置为0.1mm-1mm，在基底表面喷涂上厚度为100um-500um的纳米-有机半导体墨水，将喷涂有纳米-有机半导体墨水的基底加入干燥箱中进行干燥，干燥温度设置为60℃-100℃，干燥时间设置为10min-30min，制成电伴热膜片中的发热层。

[0020]在本发明的一个实施方式中：步骤二中，使用电子束光刻机在硅磨具表面绘制波浪型微纳沟槽图案，波浪的波长设置为1um-10um，振幅为100nm-500nm，沟槽的宽度设置为50nm-500nm，深度设置为100nm-1000nm，相邻沟槽的间距设置为200nm-1000nm，电子束光刻机的加速电压设置为5kV-30kV，束流设置为1nA-10nA，将带有微纳沟槽图案的硅模具放置在发热层材料表面，并放入热压印设备中，在100℃-150℃的温度下以50MPa-100MPa的压力压印5min-10min，压印完成后，使用氧气等离子体将沟槽图案转移到发热层材料上，蚀刻的功率设置为50W-200W，气压设置为0.5Pa-5Pa，蚀刻时间10min-60min，在发热层表面蚀刻出波浪型微纳沟槽图案。

[0021]在本发明的一个实施方式中：步骤三中，使用钛作为复合电极层中的底层，采用磁控溅射技术在基底上沉积厚度为10nm-100nm的钛层，使用化学吸附在钛层表面引入羟基，将带有钛层的基底浸泡在含有过氧化氢和氢氧化钠的溶液中，在40℃-60℃的温度下反应30min-60min，在钛层表面形成羟基化的表面层，再将基底转移到含有锰离子的溶液中，通过Ti-O-Mn化学键使锰离子吸附在羟基化的钛层表面，使用二氧化锰作为复合电极层中的中间层，采用化学沉积法在底层表面沉积厚度为100nm-500nm的二氧化锰，将基底放入等离子体处理设备中，通入氧气作为反应气体，调节射频功率在50W-200W之间，处理时间为5min-30min,氧气等离子体在二氧化锰表面产生氧自由基和过氧自由基，使用金作为复合电极层中的顶层，采用磁控溅射技术在中间层上沉积厚度为50nm-200nm的金层，制备出电伴热膜片中的电极层。

[0022]在本发明的一个实施方式中：步骤四中，将4,4、-二氨基二苯醚溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中制备出二胺溶液，4,4、-二氨基二苯醚的浓度设置为0.1mol/L-0.5mol/L，再将均苯四甲酸二酐加入二胺溶液中，二胺与二酐的摩尔比设置为1：1，将混合溶液加入电动搅拌机中，在0℃-5℃的温度下以60r/min-100r/min的速率搅拌4h-8h，得到聚酰胺酸溶液，选用粒径为10nm-100nm的氮化硼粒子，将氮化硼粒子加入N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，再添加聚乙烯吡咯烷酮分散剂，聚乙烯吡咯烷酮的用量为氮化硼纳米粒子质量的1%-5%，将混合溶液加入超声分散仪中，使用20kHz-40kHz的频率分散30min-60min得到氮化硼纳米粒子分散液，将氮化硼纳米粒子分散液加入到聚酰胺酸溶液中制备出外管溶液，氮化硼纳米粒子添加量占聚酰胺酸质量的1%-10%，将聚乙烯醇溶解在水中，配制成浓度为5%-10%的内管溶液。

[0023]在本发明的一个实施方式中：步骤四中，将内管溶液加入同轴共纺设备的内管中，将外管溶液加入同轴共纺设备的外管中，将内管溶液流速设置为0.1mL/h-0.5mL/h，外管溶液的流速设置为0.5mL/h-2mL/h，纺丝电压设置为10kV-30kV，喷丝头与接收装置的距离设置为10cm-30cm，开启纺纱设备将内管溶液与外管溶液同时从同心喷丝头喷出，制成直径在10um-100um的复合纤维，复合纤维在接收装置上聚集形成纤维毡，将收集到的纤维毡放入烘箱中进行热亚胺化处理，首先在100℃-150℃的温度下保持1h-2h，然后以2℃/min-5℃/min速率升温至200℃-300℃并保持2h-4h，使聚酰胺酸亚胺化，同时固化纤维结构，再将固化后的纤维浸泡在水中，在40℃-60℃的温度下浸泡1h-2h，使聚乙烯醇溶解并从纤维中渗出，留下中空的管道结构，制备出具有中空结构的聚酰亚胺纤维。

[0024]在本发明的一个实施方式中：步骤五中，将聚酰亚胺纤维制成线密度在10tex-100tex的纤维束，将T700型号的碳纤维制成线密度在5tex-80tex的纤维束，聚酰亚胺纤维与碳纤维的质量比为3:1，将准备好的聚酰亚胺纤维束和碳纤维束分别放置在气流交织机的两个喂入装置中，气流交织机的气流压力设置为0.1MPa-0.5MPa，气流流量设置为10m3/h-50m3/h，喷嘴的角度设置为30°-60°，喂入速度设置为10m/min-50m/min，在气流压力和流量的作用下，两种纤维束被吹散并在交织区域相互混合，将交织完成后的纤维织物放入热定型设备中，在180℃-250℃的温度下处理1min-5min进行定型制成电伴热膜片中的隔热缓冲层。

[0025]在本发明的一个实施方式中：步骤六中，将发热层和电极层加入超声波清洗机中，选用乙醇作为超声波清洗液，去除发热层和电极层表面的灰尘和微量杂质，通过压缩空气去除隔热缓冲层纤维织物表面松散的纤维和灰尘，在电极层的引出端焊接导线，焊接后使用绝缘胶对焊接部位封装保护，使用环氧树脂沿电伴热膜片的边缘进行涂覆，形成宽度为2mm-10mm的封闭边框，将发热层、电极层和隔热缓冲层固定在一起，检查组装后的电伴热膜片各层之间的错位、褶皱和凸起情况，使用绝缘电阻测试仪检测电极层之间的电阻值，电极层与发热层之间、电极层与外部封装之间的绝缘电阻，将检测合格的电伴热膜片表面进行清洁后放置在防静电聚乙烯泡沫上，将包裹好防护材料的电伴热膜片放入铝箔复合膜中，使用热封机将铝箔复合膜的边缘进行热封，热封温度设置为120℃-180℃，热封宽度设置为5mm-10mm。

[0026]实施例一、在钛层与二氧化锰中间层之间进行界面处理，通过Ti-O-Mn化学键使锰离子吸附在羟基化的钛层表面，为后续二氧化锰的沉积提供更好的结合位点，从而改善界面的附着力和电荷转移性能，在二氧化锰中间层与金层之间进行界面处理，如氧自由基(·O)和过氧自由基(·O2-)，这些活性物种可以与金层在沉积过程中形成更强的化学键合，提高界面的结合强度和电子传输性能，通过界面处理，减少了相邻两层材料之间的接触电阻，使电荷能够更顺畅地在各层之间传输，过渡层材料的能级结构能够更好地匹配相邻两层材料的能级，有利于电子的跃迁和传输，在电伴热过程中，良好的电荷传输性能能够确保电流在电极层中均匀分布，减少局部过热现象，提高发热效率，界面处理措施提高了各层之间的附着力，防止在使用过程中出现分层现象，经过化学吸附或等离子体处理后，相邻两层之间的结合力提高，这种增强的附着力能够保证电极层在长期的热循环、机械振动等复杂工况下保持结构完整，延长电伴热膜片的使用寿命。

[0027]实施例二、制作一个与发热层尺寸匹配的金属框架，将发热层放置在框架内，使发热层固定在预定位置，在电极层的贴合面均匀涂抹一层厚度为50um的导电胶，然后将电极层准确地放置在发热层的相应位置，使用橡胶辊轻轻滚压，排除贴合面之间的气泡，确保电极层与发热层紧密贴合，使导电胶均匀分布，再将隔热缓冲层放置在发热层与电极层之间，采用热压贴合的方法，在150℃温度和2MPa压力下，将隔热缓冲层与发热层和电极层贴合，使纤维相互交织并与相邻层紧密结合，提高隔热效果和整体结构稳定性，在电极层的引出端焊接导线，焊接后使用绝缘胶对焊接部位封装保护，使用环氧树脂沿电伴热膜片的边缘涂覆宽度为5mm的封闭边框。

[0028]实施例三、使用电子束光刻机在硅磨具表面绘制波浪型微纳沟槽图案，波浪的波长设置为5um，振幅为300nm，沟槽的宽度设置为200nm，深度设置为5000nm，相邻沟槽的间距设置为5000nm，电子束光刻机的加速电压设置为20kV，束流设置为50nA，将带有微纳沟槽图案的硅模具放置在发热层材料表面，并放入热压印设备中，在120℃的温度下以80MPa的压力压印80min，压印完成后，使用氧气等离子体将沟槽图案转移到发热层材料上，蚀刻的功率设置为100W，气压设置为3Pa，蚀刻时间40min，在发热层表面蚀刻出波浪型微纳沟槽图案，微纳沟槽能够增强发热层与相邻材料之间的机械互锁，沟槽的存在还可以增加发热层与相邻材料之间的化学相互作用，由于沟槽增大了接触面积，使得发热层和相邻材料之间有更多的机会进行化学反应或物理吸附。

[0029]如附图1所示，使用有机半导体与纳米颗粒复合材料，使用交织法将中空型聚酰亚胺纤维与碳纤维制成复合隔热缓冲层，能够将不同材料的性质组合产生协同效应，提高了电伴热膜片的使用寿命。

[0030]以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

[0031]在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0032]以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例中各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

[0033]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

说明书附图(1)