线热源制造技术

本发明专利技术涉及一种线热源，其包括一线状支撑结构，一加热元件设置于线状支撑结构的表面，以及两个电极，该两个电极间隔设置且与该加热元件电连接，所述加热元件包括至少一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一基体及一碳纳米管膜结构复合于该基体中，且该碳纳米管膜结构包括多个相互缠绕的碳纳米管。该线热源可以用于制造自发热的取暖服、取暖手套或取暖鞋、电加热器、红外治疗仪、电暖器等，具有广泛的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种线热源，尤其涉及一种基于碳纳米管的线热源。
技术介绍
热源在人们的生产、生活、科研中起着重要的作用。线热源是热源的一种，在工业领域、科研领域或生活领域等有着广泛的应用，如电热管、电热毯、红外治疗仪及电暖器等。现有线热源通常包括一线状发热体(如电阻丝等)以及两个电极，该两个电极间 隔设置，并与该线状发热体两端电连接。当通过所述两个电极向该线状发热体施加一电压 或通入电流时，该线状发热体产生焦耳热，且热量是以普通波长向外辐射。通常，用作线热 源的线状发热体为采用金属、合金或碳纤维制成的电热丝。然而，采用金属、合金或碳纤维制成的电热丝具有以下不足第一，该电热丝所产 生的热量均以普通波长向外辐射，其电热转换效率不高，不利于节省能源，需加入粘涂有远 红外涂料的棉线以提高电热转换效率。第二，碳纤维尺寸不够小，不利于应用于微型热源， 而金属丝直径很小的时候，强度很低，容易折断，也不利于应用于微型热源。第三，该电热丝 的质量均较大，不利于热源的轻型化。另外，金属电热丝与合金电热丝容易被氧化，且多次 弯曲或绕折成一定角度时易产生疲劳，因此，其应用受到限制。自九十年代初以来，以碳纳米管(请参见Helical microtubules of graphitic carbon, Nature, Sumio Iijima，vol 354，p56 (1991))为代表的纳米材料以其独特的结构和 性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔 的应用前景不断显现出来。2006年10月25日，范守善等公告的CN1282216C中国专利中揭示了一种灯丝及其 制备方法。该灯丝包括一碳纳米管丝。该碳纳米管丝包括多个通过范德华力首尾相连的碳 纳米管束，且每个碳纳米管束包括多个平行排列且长度基本相等的碳纳米管。该灯丝的制 备方法包括如下步骤制备碳纳米管阵列；从上述碳纳米管阵列中拉出碳纳米管丝；用均 勻外力将上述步骤得到的碳纳米管丝缠绕在作为电极使用的导线上，得到灯丝。当所述碳 纳米管丝通入电流时，碳纳米管丝发出焦耳热，并向周围辐射电磁波。然而，该专利文献中 的碳纳米管丝是用于发光，由于这种直接获得的纯碳纳米管丝的机械强度与韧性不够好， 使用时较容易被破坏，从而限制了碳纳米管丝的使用范围，无法直接用于热源。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种机械强度比较大，使用时不易被破坏的线热源。一种线热源，其包括一线状支撑结构，一加热元件设置于线状支撑结构的表面，以 及两个电极，该两个电极间隔设置且与该加热元件电连接，所述加热元件包括至少一碳纳 米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一基体及一碳纳米管膜结构复合于该基体中，且 该碳纳米管膜结构包括多个相互缠绕的碳纳米管。一种线热源，其包括一线状支撑结构，一加热元件设置于线状支撑结构的表面，以及两个电极，该两个电极间隔设置且与该加热元件电连接，所述加热元件包括至少一碳纳 米管复合结构，所述碳纳米管复合结构包括一碳纳米管膜结构以及基体材料，该碳纳米管 膜结构包括多个相互缠绕的碳纳米管，所述基体材料复合于该碳纳米管膜结构中。一种线热源，其包括一线状支撑内芯；一加热元件环绕包覆该线状支撑内芯，所 述加热元件包括至少一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一基体及一与之复合 的碳纳米管膜结构，该碳纳米管膜结构包括多个相互缠绕的碳纳米管；两个电极，该两个电 极间隔设置且与该加热元件电连接；以及一绝缘保护层包覆该加热元件与其内。与现有技术相比较，由于所述线热源中加热元件包括碳纳米管膜结构以及与该碳 纳米管膜结构复合的基体材料，所以该加热元件机械强度与韧性较大，使用时不易被破坏。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的线热源的结构示意图。图2为图1的线热源沿线II-II的剖面示意图。图3为图2的线热源沿线III-III的剖面示意图。图4为本专利技术第一实施例的线热源包括层状碳纳米管复合结构设置于线状支撑 结构表面的示意图，其中基体材料渗透于碳纳米管结构中。图5为本专利技术第一实施例的线热源包括层状碳纳米管复合结构设置于线状支撑 结构表面的示意图，其中碳纳米管结构复合于基体材料中。图6为本专利技术第一实施例的线热源包括单个线状碳纳米管复合结构设置于线状 支撑结构表面的示意图。图7为本专利技术第一实施例的线热源包括多个线状碳纳米管复合结构设置于线状 支撑结构表面的示意图。图8为本专利技术第一实施例的线热源中的碳纳米管拉膜结构的扫描电镜照片。图9为图8中的碳纳米管拉膜结构中的碳纳米管片段的结构示意图。图10为本专利技术第一实施例的线热源中的碳纳米管碾压膜结构中的碳纳米管沿同 一方向择优取向排列的扫描电镜照片。图11为本专利技术第一实施例的线热源中碳纳米管碾压膜结构中的碳纳米管沿不同 方向择优取向排列的扫描电镜照片。图12为本专利技术第一实施例的线热源中的碳纳米管絮化膜结构的扫描电镜照片。图13为本专利技术第一实施例的线热源中的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图14为本专利技术第一实施例的线热源中的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图15为本专利技术第一实施例的线热源中碳纳米管拉膜与环氧树脂复合结构的断面 扫描电镜照片。图16为本专利技术第一实施例线热源的一种制备方法的流程图。图17为本专利技术实施例的线热源的碳纳米管絮状结构的照片。图18为本专利技术第一实施例将设置于线状支撑结构表面的碳纳米管结构与高分子 材料复合的方法的流程图。图19为本专利技术第一实施例线热源的另一种制备方法的流程图。图20为本专利技术第二实施例提供的线热源的结构示意图。具体实施例方式以下将结合附图及具体实施例详细说明本专利技术提供的线热源及其制备方法。请参阅图1至图3，本专利技术第一实施例提供一种线热源20，该线热源20为一维结 构。该线热源20包括一线状支撑结构202 ；—热反射层210设置于该线状支撑结构202的 表面；一加热元件204设置于所述热反射层210表面；两个电极206间隔设置于该加热元 件204的表面，且与该加热元件204电连接；以及一绝缘保护层208设置于该加热元件204 的表面。所述线热源20的长度与直径不限。优选地，所述线热源20的直径为1.1毫米 1.1厘米。该电极206用于与外部加热电源电连接。 所述线状支撑结构202为一维结构，用于支撑加热元件204。所述线状支撑结构 202的材料可为硬性材料，如陶瓷、玻璃、树脂及石英等中的一种或多种，亦可以选择柔性 材料，如塑料及柔性纤维等中的一种或多种，用以使该线热源20在使用时根据需要弯折 成任意形状。优选地，所述线状支撑结构202的材料为绝缘材料。所述线状支撑结构202 的长度、直径以及形状不限，可依据实际需要进行选择。优选地，所述线状支撑结构202的 直径为1毫米 1厘米。本实施例中，该线状支撑结构202为一陶瓷杆，其直径为1毫米。所述热反射层210的材料为一对热辐射具有较好反射效果的绝缘材料，如金属 氧化物、金属盐及陶瓷等中的一种或多种。所述热反射层210的厚度为100微米 0. 5毫米 本实施例中，热反射层210的材料优选为三氧化二铝，其厚度为100微米。该热反射层210 通过溅射的方法沉积于该线状支撑结构202表面。所述热反射层210可用来进一步反射加 热元件204所发出的热量，使其有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线热源，其特征在于，其包括：一线状支撑结构；一加热元件设置于线状支撑结构的表面；以及两个电极，该两个电极间隔设置且与该加热元件电连接；所述加热元件包括至少一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一基体及一碳纳米管膜结构复合于该基体中，且该碳纳米管膜结构包括多个相互缠绕的碳纳米管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳平，刘长洪，范守善，姜开利，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]