本發明涉及建筑材料領域，特別是涉及一種石墨烯復合材料地暖磚。
背景技術：
2004年在英國曼徹斯特大學，geim和novoselov通過機械剝離的方法首次獲得了室溫下能夠穩定存在的，具有近乎完美二維結構的石墨烯，并且他們發現了石墨烯一系列特殊的電學性質[2]。石墨烯是迄今為止最好的具有二維平面結構的材料，它的各種性質，包括力學性質、電學性質和導熱性能等是人類發現的材料中最好的[3]。它獨特的結構而引起的一系列優異性能激發起了各國學者研究的興趣，各國均投入大量的人力物力進行開發研究。在地暖的電熱層供暖領域，低溫電熱層因其熱轉化率高，壽命長等特點漸漸為大眾所喜愛。現在的地暖磚電熱層技術，主要分為石墨烯、碳晶電熱層和碳纖維電熱層。
現有碳晶電熱層和碳纖維電熱層的熱穩定性欠缺，存在電阻會隨著使用時間增長而有變化等問題，本發明在研究了上述缺點的基礎上提出了一種石墨烯復合材料地暖磚。
技術實現要素：
為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種更安全可靠的、具有更好的熱穩定性及加熱速度快的石墨烯復合材料地暖磚，一種石墨烯復合材料地暖磚，其特征在于，所述電熱層為石墨烯復合材料，該電熱層的組成材料為，石墨烯、銀、氧化鋁。
優選的，所述電熱層的組成成份按重量份計為，石墨烯5~9份，銀2~4份，氧化鋁1~2份。
更優選的，根據權利要求2述的一種石墨烯復合材料地暖磚，其特征在于，所述電熱層的組成成份按重量份計為，石墨烯7份，銀3份，氧化鋁1份。
在石墨烯7份，銀3份，氧化鋁1份條件下，本發明石墨烯復合材料電熱層通電測試結果良好，熱膨脹系數小。
優選的，所述保溫層組成成份為多孔膨化珍珠巖材料、聚酰亞胺。
更優選的，所述保溫層組成成份多孔膨化珍珠巖材料與聚酰亞胺質量比為3~5。
更優選的，所述保溫層組成成份多孔膨化珍珠巖材料與聚酰亞胺質量比為4。
在多孔膨化珍珠巖材料與聚酰亞胺質量比為4，時保溫效果良好，與電熱層配合使升溫速度加快。
優選的，所述地暖磚的電熱層由以下步驟制備a.將石墨烯、銀、氧化鋁球磨混合形成復合粉體；b.復合粉體與銀通過壓力浸滲方法制備石墨烯復合材料電熱層。
優選的，所述銀的粒徑為15~28μm。
所述銀粒徑在上述范圍內有利于其在石墨烯的附著。
優選的，所述地暖磚的電熱層由以下步驟制備a.將石墨烯、銀、氧化鋁球磨混合形成復合粉體；b.復合粉體與銀通過壓力浸滲方法制備石墨烯復合材料電熱層。
本發明的方法制備一種石墨烯復合材料地暖磚，主要是因為該方法所制備的材料具有分布均勻、界面結合良好以及節約時間等優點。
本發明采用球磨的方法一方面，球磨能夠使得鋁粉和氧化鋁顆粒細化，石墨烯片層進一步減薄；同時，另一方面，球磨過程中伴隨著電荷的轉移，使得變形后的銀粉和氧化鋁顆粒表面富集了電子，這樣一些帶電的離子能夠吸附石墨烯，使的石墨烯與銀粉顆粒充分的接觸，并且提高了結合力。
本發明對壓力浸滲法制備的復合材料進行熱擠壓，一是提高了材料的致密度，使基體與石墨烯之間的界面結合強度變強，一個良好的界面保證了載荷的良好傳遞，從而提高了復合材料的強韌性；二是材料在擠壓過程中，由于基體與石墨烯之間的剪切應力大于石墨烯片層之間的分子間結合力，使得多層石墨烯在擠壓過程中片層能夠錯開，由多層變為少層，能夠比較充分發揮石墨烯的增強作用，從而提高材料的性能；三是為了使石墨烯能夠準定向排列，在擠壓過程中，由于金屬流動帶來的剪切應力會使得石墨烯的排布趨向于一個方向，這也能在一定程度上提高復合材料電熱層的力學性能。對于傳統復合材料電熱層，擠壓工藝一般只是起到了第一個作用，但是在本法名的石墨烯復合材料中，擠壓工藝還有以上的后兩個作用。
在本發明的一個實施例中，所述球磨的球磨時間為2h,轉速為100r/min。
研究不同球磨時間對石墨烯復合材料影響，發現最佳球磨時間下彎曲強度提高了較大，由拉曼光譜的r值大小發現，隨著球磨時間的增加，石墨烯的拉曼光譜的r值得變化趨勢是，先增加后減少，并不是被持續破壞，石墨烯附著在銀表面時會受到保護，不會被繼續破壞。
若是球磨轉速過低，會造成石墨烯的團聚，不能達到均勻分散的目的且石墨烯會分散在顆粒間，導致所制備的復合材料密度不均勻；若是轉速過高，石墨烯片層在球磨過程中遭到撞擊并破壞。
本發明的有益效果是：本發明石墨烯復合材料地暖磚，石墨烯，銀，氧化鋁之間相互協調，取長補短使制得的地暖磚導電性能，耐腐蝕性能大大提高，能夠保證地暖磚在長時間過載和過熱時保持連續性能穩定。保溫層采用多孔膨化珍珠巖材料、聚酰亞胺材料保溫效果好使得升溫速度快，使人們很快可以享受溫暖，熱膨脹系數小，使地暖磚不易變形，使用壽命長。
具體實施方式
以下實施例所述的“份”，均為重量份。
實施例1
1）通過四邊貼邊條工藝，在瓷磚背面周邊設置封閉層，與瓷磚背面共同圍成一面開口的半封閉空間；2）在瓷磚背面和封閉層圍成的半封閉空間加入電熱層；
電熱層制備：
通過高能球磨機使1份的銀與1份的氧化鋁破碎，再加入7份石墨烯，球磨時間2h,轉速為100r/min將鋁粉與石墨烯充分混合均勻，并使得石墨烯吸附在鋁片表面；然后將球磨之后的復合粉體放入真空干燥箱里面烘干備用；將烘干后的復合粉體放置于鋼模具里面在水平壓力機上壓成預制塊，將模具和其內的預制塊放入高溫爐子里面預熱；最后將將預熱完畢的模具放到水平壓力機上，通過控制壓頭的壓力使金屬純銀液2份浸滲進去，并保壓一段時間，等模具冷卻之后脫模，從而制備出石墨烯復合材料電熱層；
3）將多孔膨化珍珠巖8份與聚酰亞胺2份混合，然后將其充滿半封閉空間，形成保溫層；4）通過砂噴工藝完全封閉所述半封閉空間。
實施例2
1）通過四邊貼邊條工藝，在瓷磚背面周邊設置封閉層，與瓷磚背面共同圍成一面開口的半封閉空間；2）在瓷磚背面和封閉層圍成的半封閉空間加入電熱層；
電熱層制備：
通過高能球磨機使0.8份的銀與2份的氧化鋁破碎，再加入9份石墨烯，球磨時間3h,轉速為150r/min將鋁粉與石墨烯充分混合均勻，并使得石墨烯吸附在鋁片表面；然后將球磨之后的復合粉體放入真空干燥箱里面烘干備用；將烘干后的復合粉體放置于鋼模具里面在水平壓力機上壓成預制塊，將模具和其內的預制塊放入高溫爐子里面預熱；最后將將預熱完畢的模具放到水平壓力機上，通過控制壓頭的壓力使1.2份純銀液浸滲進去，并保壓一段時間，等模具冷卻之后脫模，從而制備出石墨烯復合材料電熱層；
3）將多孔膨化珍珠巖6份與聚酰亞胺2份混合，然后將其充滿半封閉空間，形成保溫層；4）通過砂噴工藝完全封閉所述半封閉空間。
實施例3
1）通過四邊貼邊條工藝，在瓷磚背面周邊設置封閉層，與瓷磚背面共同圍成一面開口的半封閉空間；2）在瓷磚背面和封閉層圍成的半封閉空間加入電熱層；
電熱層制備：
通過高能球磨機使1份的銀與1份的氧化鋁破碎，再加入5份石墨烯，球磨時間1h,轉速為80r/min將鋁粉與石墨烯充分混合均勻，并使得石墨烯吸附在鋁片表面；然后將球磨之后的復合粉體放入真空干燥箱里面烘干備用；將烘干后的復合粉體放置于鋼模具里面在水平壓力機上壓成預制塊，將模具和其內的預制塊放入高溫爐子里面預熱；最后將將預熱完畢的模具放到水平壓力機上，通過控制壓頭的壓力使金屬3份純銀液浸滲進去，并保壓一段時間，等模具冷卻之后脫模，從而制備出石墨烯復合材料電熱層；
3）將多孔膨化珍珠巖10份與聚酰亞胺2份混合，然后將其充滿半封閉空間，形成保溫層；4）通過砂噴工藝完全封閉所述半封閉空間。
實施例4
將上述實施例1~3制備得地暖磚（以下稱為地暖磚1~3），進行以下實驗。
實驗（1）
將地暖磚1~3進行通電測試，當給地暖磚加上一定的功率之后，記錄30天電壓表與電流表的數值，時間間隔為2小時，記錄電壓的關系曲線呈良好的線性關系，呈現歐姆特征，隨電壓升高，電流增大。
實驗（2）
將地暖磚1~3進行通電測試，電暖磚1：2.9分鐘溫度迅速升高，10分鐘表面溫度達到40℃；電暖磚2：4.5分鐘溫度迅速升高，15分鐘表面溫度達到40℃；電暖磚2：4分鐘溫度迅速升高，12分鐘表面溫度達到40℃。用石墨烯復合材料制備電熱層熱量主要以輻射形式傳遞，保溫層保溫效果好，使得地暖磚升溫速度快。
實驗（3）
將地暖磚1~3的進行熱膨脹系數測試，用dil402cd型熱膨脹儀對材料的熱膨脹性能進行測試，該設備的測溫范圍是-196℃~480℃，位移傳感器的精度為0.125nm，通入高純氦氣作為保護氣氛，試樣的尺寸為6×25mm，試樣兩端要求平行且光滑。
實驗（4）
將地暖磚1~3進行通電測試，當給地暖磚加上一定的功率之后，記錄30天電壓表與電流表的數值，時間間隔為2小時，記錄電壓的關系曲線呈良好的線性關系，呈現歐姆特征，隨電壓升高，電流增大。
以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。