둘 다 저항 히터입니다.전류는 저항이 제어된 도체를 통과하고 전자가 격자와 충돌하여 열이 나옵니다. 니크롬선이 이를 수행합니다. 인쇄된 그래핀 필름이 이를 수행합니다. 공급업체가 자사의 그래핀 요소가 "저항 가열을 사용하지 않는다"고 말하면 물리학이 아닌 마케팅을 설명하는 것입니다.
따라서 유용한 질문은 다음과 같습니다.어떤 기술이 승리하는가. 그것은:선 모양의 열원에서 영역 모양의 열원으로 전환하면 제품에 어떤 변화가 생기고, 이는 온도 제어, 고장 동작 및 비용에 어떤 영향을 미치나요?이 가이드는 견적을 승인해야 하는 사람들을 위한 답변입니다.
저항선은 좁은 경로를 따라 열을 집중시키고, 작은 양의 온도 계수를 가지며, 높은 온도를 견딜 수 있고 비용도 적게 듭니다. 그래핀 기반 필름은 평면 전체에 열을 확산시키고, 얇고 유연하며, 제조 방식에 따라 자체 제어가 가능합니다. 트레이드오프는 프로세스 복잡성입니다. 필름은 적층 어셈블리이고 적층 어셈블리는 인터페이스에서 실패합니다.
높은 표면 온도, 작은 가열 면적 또는 최저 단가가 필요한 애플리케이션에 와이어를 선택하십시오. 넓은 면적에 균일한 따뜻함이 필요할 때, 배터리를 통한 저전압 DC 작동, 옷 내부에서 사라질 정도로 얇은 발열층이 필요할 때 필름을 선택하세요.
그림 1 - 열원 형상: 와이어는 열을 선을 따라 집중시키고, 인쇄된 필름은 열을 평면에 퍼뜨립니다.
가열 제품에서 "저항선"은 거의 항상 니켈-크롬(NiCr) 합금, 일반적으로 80% 니켈/20% 크롬, 더 높은 온도가 필요한 경우 철-크롬-알루미늄(FeCrAl)을 의미합니다.
대표적인 NiCr 80/20 값:
| 재산 | 값 |
| 20°C에서의 저항률 | 1.09μΩ·m(108μΩ·cm) |
| 최대 연속 작동 온도 | 공기 중 1200°C |
| 녹는점 | ~1400°C |
| 열전도율 | ~15W/(m·K) |
| 저항의 온도 계수 | ~+60 × 10⁻⁶ /°C |
| 자기적 행동 | 비자성 |
출처: GB/T 1234-2012당 NiCr 합금 데이터시트(JLC Electromet, Coreterm), 2026년 9월 24일 액세스.
그 표에 있는 두 가지가 나머지 것보다 더 중요합니다.
첫째, 금속의 경우 열전도율이 낮다.- 약 15W/(m·K). 이것이 바로 와이어가 그 자리에서 뜨거운 상태를 유지하고 열이 측면으로 확산되지 않는 이유입니다. 열은 단열재와 닿는 모든 것을 통해 빠져나갑니다. 이것이 바로 와이어를 단순히 배치하는 것이 아니라 의도적으로 라우팅하고 간격을 두어야 하는 이유입니다.
둘째, 온도 계수가 작습니다.1000°C 상승 시 저항은 약 6% 증가합니다. 실제로 NiCr 요소는 거의 고정 저항처럼 동작합니다. 자체적으로 보호되지는 않습니다. 온도를 제한하는 요소는 컨트롤러, 온도 퓨즈 또는 부하 경로 설계에 달려 있습니다.
마케팅과 재료 과학이 분리되는 지점이 바로 여기입니다.
단일층 부유 그래핀은 대략적으로 측정된 실온 열전도도를 갖습니다.4,840~5,300W/(m·K)- 다이아몬드나 탄소나노튜브보다 높다(Balandin et al.,나노문자8(3):902-907, 2008). 이 숫자는 거의 모든 그래핀 가열 광고에 나타납니다.
귀하가 구매하는 제품에 대해 설명하지 않습니다. 상업용 "그래핀 발열필름"은 일반적으로그래핀 나노판 또는 고분자 바인더에 분산된 환원 그래핀 산화물, 폴리이미드, PET 또는 TPU와 같은 기판에 인쇄하거나 코팅한 후 적층합니다. 소판이 결합제에 안착되면 유효 평면 내 전도도는 소판 적재, 분산 품질 및 결합제 자체에 의해 설정됩니다. 이는 2008년 수치보다 몇 배 낮은 수치입니다. 업계 논평도 같은 사실을 인정합니다. 겉옷은 단결정 단층 그래핀을 사용하지 않습니다. 엔지니어링된 그래핀 파생물과 복합 아키텍처를 사용합니다.
그것이 기술을 피하는 이유는 아닙니다. 물어보는 이유가 됩니다실제로 공식이 무엇인지다른 재료 시스템의 실험실 측정값을 인용하는 데이터시트를 승인하기 전에.
이 기사에서 한 가지 기술적인 점을 빼면 이 점을 선택하십시오.
금속 저항 와이어 및 인쇄된 탄소 기반 필름이 작동합니다.반대 방향으로가열되면서.
| NiCr 저항선 | 인쇄된 그래핀/rGO 잉크 필름 | |
| 온도계수 | ~+60 × 10⁻⁶ /°C(양성) | −1.05 × 10⁻³ ~ −3.86 × 10⁻³ /°C(음수)로 측정됨 |
| 100°C 상승에 따른 효과 | 저항 증가 ~0.6% | 저항이 ~10%에서 ~39%로 감소했습니다. |
| 일정한 전압에서 전력 | 본질적으로 평평한 | 가열되면 증가한다 |
| 실패 경향 | 본질적인 자기 제한 없음 | 디자인이 보상하지 않는 한 긍정적인 피드백 |
그림 2 — 저항 대 온도, 개략적으로 표시: 두 요소군이 반대 방향으로 움직입니다. 변경 방향만; 측정된 제품 데이터가 아닙니다.
-40 ~ 100 °C 이상에서 폴리이미드의 잉크젯 인쇄 그래핀 및 기능화된 rGO 히터에서 측정된 음의 계수: MDPI Sensors 2022, 22(3):1173, "Flexible Inkjet-Printed Heaters Utilizing Graphene-Based Inks".
음의 온도 계수에 정전압 공급 장치를 더하면 다음과 같습니다.긍정적인 피드백 루프: 요소가 따뜻해지고 저항이 떨어지므로 동일한 전압에서 더 많은 전력을 소비하고 더 따뜻해집니다. 동일한 종이는 좋은 내구성(반복 사용 후 저항 변화 13% 미만)을 측정했으므로 이는 신뢰성 문제가 아닙니다.제어 아키텍처문제. 이는 전류 제한, 온도 피드백이 있는 컨트롤러 또는 저항이 감소하는 대신 상승하도록 구성된 가열 층 등 설계를 통해 해결되어야 합니다.
마지막 옵션에는 이름이 있습니다.카본 블랙으로 채워진 가교 반결정성 폴리머는 강한 양의 온도 계수를 나타냅니다.: 폴리머의 용융 전이에서 팽창으로 인해 전도성 네트워크가 끊어지고 저항이 3배 증가하여 전류가 거의 0으로 감소합니다. 이것이 자기 제어형 히팅 케이블의 메커니즘이며, 일부 탄소 기반 필름은 실제로 자체 제어가 가능한 반면 다른 필름은 그렇지 않은 이유입니다.
"자기 제한"은 "그래핀"이라는 단어의 속성이 아니라 특정 공식의 속성입니다.저항-온도 곡선을 요청하십시오. 공급업체가 제품을 생산할 수 없다면 귀하는 확인되지 않은 주장을 구매하는 것입니다.
1. 기하학: 선 대 평면.
와이어는 라인 소스입니다. 열은 1차원 경로를 따라 생성되며, 제품의 전체 온도 프로파일은 해당 경로의 경로, 간격 및 단열 방식에 따라 달라집니다. 필름은 면적 소스입니다. 전체 설치 공간에 걸쳐 열이 발생하므로 균일성은 재봉이나 테이핑 기술보다는 시트의 속성입니다. 이것이 가장 큰 실질적인 차이점이며, 이것이 바로 필름이 대면적 웨어러블 애플리케이션을 지배하는 이유입니다.
2. 열 질량 및 반응.
응답 시간은 재료 브랜드가 아닌 질량 및 열 저항에 의해 결정됩니다. 부하에 직접 적층된 얇은 필름은 열이 거의 없기 때문에 빨리 따뜻해집니다. 단열재에 묻힌 와이어 요소와 주변 직물은 온도에 견딜 수 있는 더 많은 질량을 갖습니다. "3초 가열" 주장은 재료군이 아닌 특정 조립품을 설명하는 것입니다.
3. 실패 모드.
전선은 일반적으로 직렬로 연결되므로한번의 휴식은 전체 구역을 빼앗는다- 전선이 반복적으로 구부러지거나 꼬이거나 커넥터에 연결되는 경우 단선이 발생하기 쉽습니다. 접힌 부분의 작업 경화 피로와 불량한 압착이 두 가지 전형적인 원인입니다. 필름은 다르게 실패합니다. 열이 분산되기 때문에 국지적인 결함은 회로를 죽이기보다는 국지적으로 성능을 저하시킵니다.부스바 접합부와 라미네이트 인터페이스가 약점입니다., 반복 세척 후 박리는 테스트 실패 모드입니다. 다른 실패 모드는 다른 테스트 프로토콜을 의미합니다.
4. 통합 및 두께.
와이어의 위치를 유지하고 절연하려면 채널, 슬리브 또는 스페이서 레이어가 필요하며 해당 구조는 완제품에서 볼 수 있습니다. 섬유층 사이에 필름을 편평하게 적층할 수 있어 발열 기능이 사라진다. 제품이 패션 중심이라면 이는 비용에 관계없이 결정적인 요소가 되는 경우가 많습니다.
이제 대부분의 웨어러블 가열은 배터리에서 실행됩니다. 즉, 해당 요소는 주전원이 아닌 5V, 12V, 24V 또는 36V DC로 지정됩니다. 이 단일 제약 조건은 전체 디자인을 재구성하므로 견적을 비교하기 전에 이해하는 것이 좋습니다.
저전압에서의 전력은 낮은 저항에서 비롯됩니다.저항성 요소의 경우 P = V² / R입니다. 230V에서 적당한 요소는 저항이 높으면서도 여전히 유용한 전력을 끌어낼 수 있습니다. 5V에서 동일한 전력에는 훨씬 더 낮은 저항이 필요합니다. 이는 더 짧은 전류 경로, 더 넓거나 더 두꺼운 전도성 트레이스, 부작용으로 가열되지 않고 전류를 전달할 수 있는 버스바를 의미합니다.
전압 강하는 무시할 수 없습니다.낮은 공급 전압에서는 버스바, 내부 배선 및 커넥터를 따른 강하가 전체에서 더 큰 부분을 차지합니다. 짧은 리드를 사용하여 벤치에서 작동하는 설계는 하네스가 생산 길이에 도달하면 눈에 띄는 힘을 잃을 수 있습니다. 소자 저항뿐만 아니라 전압 강하 예산도 지정합니다.
전압이 아닌 전류가 하드웨어의 크기를 결정합니다.10W를 공급하는 7.4V 소자는 약 1.35A를 소비합니다. 36V에서 동일한 전력은 약 0.28A를 소비합니다. 전류가 낮다는 것은 전도체가 더 얇아지고 커넥터가 작아지며 하니스 내부에서 발생하는 열이 줄어든다는 것을 의미합니다. 이는 가열 영역이 커지면 고전압 배터리 시스템이 매력적인 이유 중 하나입니다.
공급 아키텍처는 한도를 설정합니다.USB 보조 배터리, 도구 배터리 및 경량 전기차 팩은 전압 및 전류 성능이 매우 다르며, 요소는 고객이 실제로 사용할 요소와 일치해야 합니다. 이는 재료를 선택하기 전에 저항 목표를 수정하기 때문에 가장 먼저 해결해야 할 결정입니다.
전체 저전압 범위를 표준으로 구축하는 제조업체는 배터리 교체를 요구하는 대신 이미 보유하고 있는 공급 장치에 맞게 요소 크기를 조정할 수 있습니다.
| 고려 사항 | 저항선(NiCr) | 그래핀/탄소계 필름 |
| 열원 형상 | 선 | 비행기 |
| 가열된 부위 전체의 균일성 | 라우팅에 따라 다름 | 시트에 고유함 |
| 최대 표면 온도 | 높음(합금 정격 1200°C, 제품 한계는 절연 및 부하임) | 합금 성능보다 훨씬 낮은 기판 및 바인더로 설정 |
| 온도계수 | 작은 양성(자체 안정화, 자체 제한 없음) | 일반적으로 부정적입니다. PTC 동작에 대해 공식화될 수 있습니다. |
| 응답 | 느림 - 어셈블리의 질량이 증가함 | 동일한 전력에서 더 빠르게 |
| 반복적인 굽힘 | 접힌 부분과 관절의 피로 | 피로에 대한 와이어가 없습니다. 박리는 위험하다 |
| 회로 고장 | 한 번의 휴식 = 전체 영역 다운 | 국부적인 열화, 접합이 약점 |
| 완제품의 두께 | 세심한 디자인 없이도 눈에 띄는 | 밀리미터 미만, 적분 가능 |
| 세탁성 | 전선 꼬임 및 커넥터 밀봉에 민감함 | 적절하게 캡슐화되면 좋음 |
| 단가 | 최저 | 더 높은 재료 및 공정 비용 |
| 최적의 핏 | 고온, 작은 면적, 비용 중심의 볼륨 | 웨어러블, 대면적, 저전압 DC, 얇은 집적 |
"그래핀은 전기의 95%를 열로 변환하지만 와이어는 70~80%만 관리합니다."
저항 가열은 기본적으로 모든 입력 전력을 열로 변환합니다. 이것이 바로 줄 가열(Joule Heating)입니다. 흥미로운 질문은 결코 전환율이 아닙니다. 이는 주변 공기 대신 사용자에게 도달하는 열의 양입니다. 이러한 종류의 효율성 백분율 주장은 측정 조건이 명시되지 않기 때문에 공급업체 간에 비교할 수 없습니다.
"3초 안에 가열됩니다."
한 어셈블리의 열 질량에 대한 설명입니다. 주변 온도, 전압, 표면이나 공기 중에서 측정했는지 물어보세요.
"6~14μm는 인체의 세포 공명 주파수와 일치합니다."
인간 조직은 적외선을 광범위하게 흡수하며 일반적으로 인용되는 물리적 기준은 피부가 9.4μm 근처에서 최대 방출을 갖는 흑체에 가깝게 행동한다는 것입니다(Vatansever & Hamblin, 2012). "세포와의 공명"은 문헌에서 인식된 메커니즘이 아닙니다. 이와 별도로 원적외선 대역은 일관되지 않게 정의됩니다. ISO 20473에서는 원적외선을 50~1000μm로 지정하고, CIE에서는 IR-C를 3~100μm로 지정하며, 난방 산업에서는 습관적으로 4~14μm를 "원적외선"이라고 부릅니다. 제품이 따뜻한지 여부는 이 중 어느 것도 변경하지 않습니다. 상자에 정직하게 인쇄할 수 있는 내용이 변경됩니다.
"그래핀 요소는 EMF를 생성하지 않지만 와이어 요소는 EMF를 생성합니다."
전자기장은 전류, 도체 형상 및 요소 구동 방식에 따라 달라집니다. 12V DC 배터리 구동 시스템은 정적 필드를 생성합니다. 주전원 230V 제품은 50/60Hz 필드를 생성합니다. 이는 물질적 속성이 아닌 디자인 속성이며, 둘 중 하나에 대해 규정 준수 질문은 목표 시장에 적용되는 제한입니다.
모든 의학적 청구.
이것은 편안한 응용 프로그램입니다. 의료 감독 하에 사용하도록 의도된 제품은 완전히 다른 표준(IEC 60601-2-35)에 속하며, 치료 효과를 주장하면 귀하의 제품이 아마도 계획하지 않은 규제 범주로 이동합니다.
귀하의 제품이 인체에 열을 가하면 아래로 떨어질 가능성이 매우 높습니다.IEC 60335-2-17:2022,"가정용 및 이와 유사한 전기 기기 - 안전 - 파트 2-17: 담요, 패드, 의류 및 이와 유사한 유연한 난방 기기에 대한 특정 요구 사항."해당 범위에는 최대 250V의 정격 전압에서 침대나 인체를 가열하는 전기 담요, 패드, 의류 및 기타 유연한 기기가 포함됩니다.DC 및 배터리로 작동되는 기기 포함, 제어 장치도 포함합니다. 특히 의류에 대한 요구 사항 및 테스트는 규범적인 Annex CC에 있습니다.
두 가지 실질적인 결과:
출처: IEC 60335-2-17:2022, IEC 웹스토어, 2022년 10월 게시.
대답이 전선인지 필름인지 여부는 견적 가능한 공급업체와 위험한 공급업체를 구분하는 질문입니다.
1, 5, 7번에 대한 답은 일반적으로 첫 번째 시즌에서 살아남은 제품과 반품으로 돌아오는 제품의 차이입니다.
그렇게 말해보세요. 와이어 요소는 지속적인 높은 표면 온도가 필요한 응용 분야, 가열 면적이 작은 경우, 실제 제약이 부피당 단가뿐인 경우 또는 일상적인 사용 시 요소를 접거나 구부릴 필요가 없는 경우 올바른 선택입니다. 이러한 경우 필름은 가치를 추가하지 않고 비용과 프로세스 복잡성을 추가하며 어쨌든 필름을 밀어붙이는 공급업체는 엔지니어링이 아니라 판매입니다.
열이 넓은 영역에 퍼져야 할 때, 제품이 일반적인 공급 지점인 5V, 12V, 24V 및 36V의 낮은 DC 전압에서 배터리로 작동할 때, 발열층이 의류나 좌석 내부에서 사라질 만큼 얇아야 할 때, 최고 온도보다 균일성이 더 중요한 경우에는 탄소 기반 필름이 승리합니다. 웨어러블 보온에서는 이러한 조건이 더 자주 적용됩니다. 이것이 카테고리가 이런 식으로 이동한 이유입니다.
SHEERFOND(Dongguan Sheerfond New Material Co., Ltd.)는 원적외선 발열 재료 및 이를 중심으로 제작된 가열 완제품 제조업체입니다. 이 회사는 광둥성 둥관에 본사를 두고 있으며 이 분야에서 10년 넘게 활동해 왔습니다.
두 요소 제품군 모두 이곳에서 생산되고 있지만 회사의 주요 초점은 다음과 같습니다.그래핀 기반 난방필름- 위에서 설명한 인쇄된 저전압 영역 소스 접근 방식. 금속 와이어 요소는 애플리케이션이 실제로 요구하는 곳에 여전히 제작되는데, 이는 한 가지 이유에서 중요합니다. 즉, 사용자가 받는 권장 사항은 공장에서 어떤 요소를 판매할지에 따라 결정되지 않습니다.
귀하와 같은 프로젝트에 이것이 의미하는 바는 다음과 같습니다.
모든 프로젝트의 첫 번째 단계는 가열 영역의 형상, 공급 전압, 온도 범위 및 제품 사용 방법 등 실제로 응용 분야에 적합한 요소 유형을 결정하는 것입니다. 와이어가 실제로 더 나은 엔지니어링 답변인 경우 대화는 와이어 사양으로 이동합니다. 필름이 있는 곳에서는 공급 전압에 따라 공식화, 트레이스 레이아웃 및 전력 밀도로 이동합니다.
그래핀 가열은 저항 가열과 동일합니까?
예. 둘 다 저항을 통해 전기 에너지를 열로 변환합니다. 차이점은 도체의 구조입니다. 즉, 와이어는 선이고, 인쇄된 필름은 평면이며, 저항이 온도에 따라 변하는 방식입니다.
그래핀 가열이 와이어 가열보다 나은가요?
넓은 면적, 저전압, 얇고 유연한 애플리케이션의 경우 일반적으로 그렇습니다. 높은 표면 온도, 작은 면적 또는 비용 중심의 볼륨의 경우 와이어 요소가 더 나은 엔지니어링 선택인 경우가 많습니다. 이는 재료 라벨이 아닌 용도에 따라 다릅니다.
그래핀 히터가 실패하는 이유는 무엇입니까?
유연한 제품에서 가장 흔한 원인은 그래핀 자체가 아니라 인터페이스(버스바 접합부, 반복 세척 후 라미네이트 박리, 커넥터 밀봉)입니다. 전기적 고장은 연결부에 집중됩니다.
"self-limited"은(는) 무슨 뜻인가요?
요소의 저항은 자체 전력 출력을 감소시킬 만큼 온도에 따라 증가합니다. 일부 탄소 기반 필름은 PTC 공식 폴리머 층을 통해 이를 달성합니다. 이는 제제 특성이며 저항 대 온도 곡선으로 뒷받침되어야 합니다.
난방 필름을 5V 또는 12V에서 작동할 수 있나요?
예 - 저전압 DC는 필름이 웨어러블 제품에 사용되는 주요 이유 중 하나이며 5V, 12V, 24V 및 36V가 모두 표준 공급 지점입니다. 전압에 따라 변경되는 것은 저항 목표와 하니스가 전달해야 하는 전류이므로 요소의 크기는 가정하기보다는 공급 장치에 맞게 조정해야 합니다.
가열된 의류나 패드에는 어떤 표준이 적용됩니까?
IEC 60335-2-17은 Annex CC의 의류에 대한 특정 요구 사항과 함께 DC 및 배터리로 작동되는 제품을 포함하여 인체를 가열하는 유연한 기기를 다루고 있습니다. 목표 시장에는 국가적 요구 사항이 추가될 수 있습니다.
개발 중인 제품의 요소 기술을 비교하는 경우 유용한 답변을 얻는 가장 빠른 방법은 제품이 무엇인지, 사용 가능한 가열 영역, 공급 전압, 목표 표면 온도, 예상 수량 및 시장별 규정 준수 요구 사항 등 애플리케이션 세부 정보를 보내는 것입니다.
이러한 입력을 통해 제조업체는 툴링이나 생산 주문을 확정하기 전에 애플리케이션이 와이어 또는 필름을 선호하는지, 전력 밀도가 어떠해야 하는지, 샘플의 모양이 어떤지 알려줄 수 있습니다.
아직도 기초를 다지고 있나요? 가이드부터 시작해 보세요.원적외선 난방필름이란 무엇이며 어떻게 작동하는가?.
담당자: Masum Billah
전화 번호: +8616620605160
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