本文要点：

可定制制造和调制LIGP加热器的方法，用于低能耗制造复合材料的多峰可模式化电热性

成果简介

与传统的高压釜和烤箱相比，通过二维电热加热器低能耗制造聚合物复合材料是一种很有前途的方法。激光诱导石墨烯纸（LIGP）是一种新兴的多功能材料，具有一步式计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）的优点，并且具有柔韧性好。

为了全面探索其原位加热功能，北京航空航天大学罗斯达教授团队在《ACSAppl.Mater.Interfaces》期刊发表名为Laser-InducedGraphenePaperHeaterswithMultimodallyPatternableElectrothermalPerformanceforLow-EnergyManufacturingofComposites”的论文，研究提出并研究了具有多峰可图案化性能的LIGP功能可定制制造和调制的加热器。LIGP加热器（LIGP-H）由激光加工的两种模式（均匀和不均匀）开发而成，具有独特的独特特性，包括高工作范围（°C），快速稳定（8s），高温效率（°C·cm）

图文导读

图1.（a）LIGP-H的卷对卷制造平台的模型。

（b）由卷对卷制造平台制造的LIGP-H（长度为5m）。

（c）20×20cm2大型加热器，弹簧形加热器，加热器阵列和有图案的加热器。

（d）20×20cm2大型加热器的红外照片。

（e）阿基米德螺旋加热器的红外图。

（f）BUAA图案加热器的红外图。

（g）图案化加热器阵列的红外图像，显示字母“B”。

（h）将加热带缠绕在玻璃棒上。

（i）嵌入PDMS的LIGP-H。

（j）弯曲复合材料的原位固化。上面所有的标尺均为2厘米。

（k）LIGP-H的SEM（比例=1μm）和TEM（插图，比例=5nm）图像。

（l）LIGP-H的XRD（顶部）和拉曼（底部）光谱。

图2.（a）逐步升高温度。插图顶部：热电偶和红外热像仪之间的比较。底部插图：环境空气中可达到的最高温度（刻度=2cm）。

（b）用不同激光功率处理的加热器的饱和温度-输入功率曲线。

（c）饱和温度与输入功率密度的关系。

（d）温度效率和PA比与边长的关系。

（e）关于不同功率的温度-时间曲线。

（f）上升时间与上升速率。

图3.（a）红外照片和示意图显示了LIGP-H在不同类型的变形（比例尺=2厘米）下的强劲加热性能。

（b）多次弯曲或拉伸后的饱和温度。

（c）个加热和冷却循环的温度曲线，前五个循环放大。

图4.（a）薄层电阻与激光功率的关系。

（b–d）ΔTs是对应LIGP-H的（b）并联，

（c）串联和（d）混合连接区域的输入功率的函数。左插图是电路图；右插图是加热器的红外图。

（e）在一个LIGP-H中，具有不同面积的串联连接区域的ΔTs是输入功率的函数。插图：加热器的红外照片，边长比分别为1：1、2：1和3：1（比例=1cm）。

（f）区域A和B之间的温差随边长比和输入功率的变化而变化。

（g）区域温度分布相反的加热器。除（e）以外，以上所有刻度均为2厘米。

图5.（a）LIGP-H原位固化的设置。

（b）烤箱固化的设置。

（c）烤箱固化装置和LIGP-H固化装置的温度分布。插图：5个嵌入式热电偶的位置。

（d）固化聚合物复合材料的热分布。插图：总能耗随时间的变化

（e）玻璃纤维复合材料的DSC扫描。

（f）LIGP-H和烘箱固化的玻璃纤维复合材料的拉伸强度。

（g–j）通过LIGP-H固化的一系列复合材料的演示

图6.（a，b）一片厚度变化（比例尺=2厘米）的LIGP-H固化碳纤维复合材料的俯视图和侧视图。

（c，d）使用均匀的LIGP-H时温度分布不均。

（e，f）使用区域调整的LIGP-H时温度分布均匀。

小结

综上所述，本文展示了一种适用于低能耗复合材料制造的多峰可图案化LIGP-H。演示了两种控制方法，即调节电路和表面积。具有均质和非均质特性的LIGP-H成功地用于各种类型和形状的复合材料的原位生产，与烤箱相比，节省了约85％的能量，并保持了相当的机械强度和固化度。

文献: