本发明专利技术涉及一种基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置，包括有CNT电阻发热体，CNT电阻发热体安装在快速控温马弗炉的内壁面上，快速控温马弗炉的内腔中部设置有多孔陶瓷隔离板，多孔陶瓷隔离板的下端安装设置有与连续流动进气管安装连接的CNT合成石英管、上端安装设置有与马弗炉电气控制器安装连接的焦耳热加热电极头；本发明专利技术的基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置通过将CNT薄膜合成和CNT焦耳热响应试验集成在同一个马弗炉快速控温装置中，通过基于CNT薄膜焦耳热响应行为的功能性复合膜制备的CNT电阻发热体进行焦耳热电阻发热，能够快速控制马夫炉内温度变化，对温度控制及时做出反应，通过多气氛和抽真空相结合，实现装置内部多功能化应用，实用性强。实用性强。实用性强。
【技术实现步骤摘要】
一种基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置
[0001]本专利技术涉及CNT薄膜制备装置
，具体涉及一种基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置。
技术介绍
[0002]热电材料是能使热与电这两种不同形态的能量相互转换的先进功能性半导体材料，可充分利用日常生产和生活中的废热余热发电，是当前我国资源高效利用、余热余能回收等节能环保科技专项中的重要研究内容。热电材料在某一个方向的尺寸被限制到纳米范围时，其热电转换性能将会大幅提升。因此，薄膜热电材料等得到了快速的发展并且获得了科学界和工业界的广泛关注。
[0003]目前，热电材料的重要应用方向之一为柔性能源器件、微型传感器和制冷芯片等领域，尤其受到下一代可穿戴电子设备的青睐，这得益于热电功能材料稳定的热电转化效率、无震动、无噪音、结构性能稳定，而且可以将微量热源转换为电能支持微电子设备运行等优点。高分子型热电材料由于其具有制备成本低、质量轻且具有良好的柔韧性能等优点，引起了科学家们的广泛关注。但是，由于其较低的热电能量转化效率、空气中的稳定性差、n型和p型难以匹配等问题，高分子型热电材料的实用化过程依然非常漫长。从室温至200℃之间，无机类热电材料依然具有最高的能量转换效率。然而，高效率的无机热电材料多为共价键半导体材料，其具有本征的脆性，熔点低、组分易于变化等特性，用普通的物理化学方法很难制备结构致密且具有高结晶质量和良好结合力的热电薄膜材料。
[0004]最近几年，在超快速、高温焦耳热领域成果最突出的要数美国马里兰大学的华人学者LiangBingHu教授。他们在2016年连续发表了基于CNT、石墨烯和碳纳米纤维的高温焦耳热响应的相关论文，并将其用于快速加热、高温还原及微观焊接等领域。但是这种超快速控温的特性及其应用目前仅在碳基纳米材料中发现，在传统金属、陶瓷或石墨块体构件中鲜有报道，其内部原因的探究也非常少，其相关的CNT薄膜的应用也将十分少，而合成基于CNT薄膜的复合功能薄膜将会有效解决目前相关领域所遇到的技术问题，如何合成将是急需要解决的技术问题，因此需要设计出一种与之相呼应的焦耳热响应实验装置同样是十分必要的。
技术实现思路
[0005]为了克服
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置，通过将CNT薄膜合成和CNT焦耳热响应试验集成在同一个马弗炉快速控温装置中，通过基于CNT薄膜焦耳热响应行为的功能性复合膜制备的CNT电阻发热体进行焦耳热电阻发热，能够快速控制马夫炉内温度变化，对温度控制及时做出反应，通过多气氛和抽真空相结合，实现装置内部多功能化应用，大大提高了装置的便捷性和实用性。
[0006]为实现本专利技术目的，采用的技术方案是：
[0007]一种基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置，包括有CNT电阻发热体，CNT电阻发
热体安装在快速控温马弗炉的内壁面上，快速控温马弗炉的内腔中部设置有多孔陶瓷隔离板，多孔陶瓷隔离板的下端安装设置有与连续流动进气管安装连接的CNT合成石英管、上端安装设置有与马弗炉电气控制器安装连接的焦耳热加热电极头；CNT电阻发热体包括有设置在最内层的基于CNT薄膜焦耳热响应行为的功能性复合膜，基于CNT薄膜焦耳热响应行为的功能性复合膜的外表面包裹设置有纳米金属导热层，纳米金属导热层的外表面包裹设置有纳米合金保护层；基于CNT薄膜焦耳热响应行为的功能性复合膜包括有若干层CNT薄膜，CNT薄膜的基底上蒸发沉积有纳米金属膜层，CNT薄膜与纳米金属膜层之间合成设置有金属碳化物层。
[0008]优选的，CNT薄膜通过浮动催化化学气相沉积法(CVD)制备得到，首先将马弗炉加热升温至1000℃，在其内部的石英管一端通入连续流动的乙炔气体、载气Ar/H2、催化剂二茂铁和噻吩，混合气氛在石英管内反应生成套筒状的CNT气凝胶，并在石英管的另一端出口处基底上收集得到CNT薄膜。
[0009]优选的，快速控温马弗炉的顶部安装设置有马弗炉抽真空机，马弗炉抽真空机通过抽真空出气管连接快速控温马弗炉的内腔室，且抽真空出气管上安装设置有抽真空控制阀。
[0010]优选的，快速控温马弗炉的侧部通过连续流动进气管连接多气氛储存罐，多气氛储存罐的顶部安装设置有气氛储存罐控制阀，连续流动进气管通过气氛储存罐控制阀连接多气氛储存罐，且连续流动进气管上安装设置有多气氛通断控制阀和多气氛流量控制器。
[0011]优选的，快速控温马弗炉的下部安装设置在马弗炉安装支撑座，马弗炉安装支撑座的一侧安装连接有马弗炉电源控制器和马弗炉电性插头，马弗炉电性插头通过马弗炉电源控制器电性连接马弗炉电气控制器。
[0012]优选的，快速控温马弗炉的前端安装设置有马弗炉真空密封门，马弗炉真空密封门的外侧壁面上安装设置有密封门隔热把手、内侧壁面上安装设置有真空密封门陶瓷密封条，真空密封门陶瓷密封条的内部安装设置有马弗炉陶瓷隔热墙。
[0013]优选的，快速控温马弗炉侧部的马弗炉电气控制器的两端分别安装设置有马弗炉气氛环境监测器和马弗炉温湿度监测器，马弗炉气氛环境监测器和马弗炉温湿度监测器的监测探头贯穿快速控温马弗炉安装于其内墙壁面上，并与马弗炉电气控制器电性连接。
[0014]优选的，基于CNT薄膜焦耳热响应行为的功能性复合膜的制备方法具体包括有以下步骤：
[0015]S1.涂覆：将复合金属纳米颗粒以流体形式涂覆在CNT薄膜的上表面，涂层厚度控制为10
‑
300000nm，将多层涂覆有复合金属纳米颗粒的CNT薄膜堆叠，各层之间保持一定的相等的距离；
[0016]S2.蒸发：将涂覆复合金属纳米颗粒的CNT薄膜置于真空腔室中，根据CNT薄膜的尺寸输入电功，促使CNT薄膜自发产生焦耳热响应，将复合金属纳米颗粒蒸发，控制蒸发温度为1000
‑
3000℃、蒸发时间为60
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300s，将复合金属纳米颗粒沉积到上一层CNT薄膜基底上，形成纳米金属膜层；
[0017]S3.合成：将负载有纳米金属膜层的CNT薄膜转入真空或惰性气体环境中，根据CNT薄膜的尺寸输入电功，促使CNT薄膜自发产生焦耳热响应，焦耳热响应合成温度为1000
‑
3000℃、合成时间为60
‑
3000s，牺牲CNT薄膜碳骨架而在CNT薄膜下表面形成金属碳化物层；
[0018]S4.测试：将制备得到的功能性复合膜通过微尺度表征，并通过测试其导电性、导热性、比热容、密度/质量比、焦耳热响应，合格后获得功能性复合膜。
[0019]进一步地，制备方法步骤1中复合金属纳米颗粒包括有W及其氧化物纳米颗粒、Mo及其氧化物纳米颗粒、Ti及其氧化物纳米颗粒中的一种或多种的混合物。
[0020]本专利技术的有益效果为：本专利技术的基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置通过将CNT薄膜合成和CNT焦耳热响应试验集成在同一个马弗炉快速控温装置中，通过基于CNT薄膜焦耳热响应行为的功能性复合膜制备的CNT电阻发热体进行焦耳热电阻发热，能够快本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置，其特征在于：包括有CNT电阻发热体(19)，CNT电阻发热体(19)安装在快速控温马弗炉(1)的内壁面上，快速控温马弗炉(1)的内腔中部设置有多孔陶瓷隔离板(26)，多孔陶瓷隔离板(26)的下端安装设置有与连续流动进气管(14)安装连接的CNT合成石英管(27)、上端安装设置有与马弗炉电气控制器(6)安装连接的焦耳热加热电极头(28)；所述CNT电阻发热体(19)包括有设置在最内层的基于CNT薄膜焦耳热响应行为的功能性复合膜(23)，基于CNT薄膜焦耳热响应行为的功能性复合膜(23)的外表面包裹设置有纳米金属导热层(24)，纳米金属导热层(24)的外表面包裹设置有纳米合金保护层(22)；所述基于CNT薄膜焦耳热响应行为的功能性复合膜(23)包括有若干层CNT薄膜，CNT薄膜的基底上蒸发沉积有纳米金属膜层，CNT薄膜与纳米金属膜层之间合成设置有金属碳化物层。2.根据权利要求1所述的基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置，其特征在于：所述CNT薄膜通过浮动催化化学气相沉积法(CVD)制备得到，首先将马弗炉加热升温至1000℃，在其内部的石英管一端通入连续流动的乙炔气体、载气Ar/H2、催化剂二茂铁和噻吩，混合气氛在石英管内反应生成套筒状的CNT气凝胶，并在石英管的另一端出口处基底上收集得到CNT薄膜。3.根据权利要求1所述的基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置，其特征在于：所述快速控温马弗炉(1)的顶部安装设置有马弗炉抽真空机(2)，马弗炉抽真空机(2)通过抽真空出气管(11)连接快速控温马弗炉(1)的内腔室，且抽真空出气管(11)上安装设置有抽真空控制阀(9)。4.根据权利要求1所述的基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置，其特征在于：所述快速控温马弗炉(1)的侧部通过连续流动进气管(14)连接多气氛储存罐(3)，多气氛储存罐(3)的顶部安装设置有气氛储存罐控制阀(16)，连续流动进气管(14)通过气氛储存罐控制阀(16)连接多气氛储存罐(3)，且连续流动进气管(14)上安装设置有多气氛通断控制阀(13)和多气氛流量控制器(15)。5.根据权利要求1所述的基于CNT薄膜焦耳热响应的快速控温装置，其特征在于：所述快速控温马弗炉(1)的下部安装设置在马弗炉安装支撑座(4)，马弗炉安装支撑座(4)的一侧安装连接有马弗炉电源控制器(5)和马弗炉电性插头(7)，马弗炉电性插头(7)通过马弗炉电源控制器(5)电性连接马弗炉电气控...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘建新，张陆贤，
申请(专利权)人：广德天运新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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