一种面热源，包括一加热层；至少两电极，该至少两个电极间隔设置且分别与该加热层电接触，其中，所述加热层包括至少一碳纳米管薄膜，且该碳纳米管薄膜包括多个首尾相连且择优取向排列的碳纳米管。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种面热源，尤其涉及一种基于碳纳米管的面热源。
技术介绍
热源在人们的生产、生活、科研中起着重要的作用。面热源是热源的一种，其特点为面热源具有一平面结构，将待加热物体置于该平面结构的上方对物体进行加热，因此，面热源可对待加热物体的各个部位同时加热，加热面广、加热均匀且效率较高。面热源已成功用于工业领域、科研领域或生活领域等，如电加热器、红外治疗仪、电暖器等。现有面热源一般包括一加热层和至少两个电极，该至少两个电核/没置于该加热层的表面，并与该加热层的表面电连接。当连接加热层上的电极通入#^电压电流时，热量立刻^^人加热层释^L出来。现在市售的面热源通常采用金属制成的电热丝作为加热层进行电热转换。然而，电热丝的强度不高易于折断，特别是弯曲或绕折成一定角度时，因此应用受到限制。另外，以金属制成的电热丝所产生的热量是以普通波长向外辐射的，其电热转换效率不高不利于节省能源。非金属碳纤维导电材料的专利技术为面热源的发展带来了突破。采用碳纤维的加热层通常在碳纤维外部涂覆一层防水的绝缘层用作电热转换的元件以代替金属电热丝。由于碳纤维具有较好的韧性，这在一定程度上解决了电热丝强度不高易折断的缺点。然而，由于碳纤维仍是以普通波长向外散热，故并未解决电热转换率低的问题。为了解决上述问题，采用碳纤维的加热层一般包括多根碳纤维热源线铺设而成。该碳纤维热源线为一外表包裹有化纤或者棉线的导电芯线。该化纤或者棉线的外面浸涂一层防水阻燃绝缘材料。所述导电芯线由多根碳纤维与多根表面粘涂有远红外涂料的棉线缠绕而成。导电芯线中加入粘涂有远红外涂料的棉线， 一来可增强芯线的强度，二来可使通电后碳导纤维发出的热量能以红外波长向外辐射。然而，采用碳纤维纸作为加热层具有以下缺点第一，碳纤维强度不够大，柔性不够好，容易破裂，需要加入棉线提高碳纤维的强度，限制了其应有范围；第二，碳纤维本身的电热转换效率较低，需加入粘涂有远红外涂料的棉线提高电热转换效率，不利于节能环保；第三，需先制成碳纤维热源线再制成加热层，不利于大面积制作，不利于均匀性的要求，同时，不利于微型面热源的制作。有鉴于此，确有必要提供一种面热源，该面热源强度大，电热转换效率较高，有利于节省能源且发热均匀，面热源的大小可控，可制成大面积面热源或者微型面热源。
技术实现思路
一种面热源，包括一加热层；至少两电极，该至少两个电极间隔设置且分别与该加热层电接触，其中，所述加热层包括至少一碳纳米管薄膜，且该碳纳米管薄膜包括多个首尾相连且择优取向排列的碳纳米管。与现有技术相比较，所述面热源具有以下优点第一，碳纳米管的直径较小，使得碳纳米管层具有较小的厚度，可以制备微型面热源，应用于微型器件的加热。第二，碳纳米管比碳纤维具有更小的密度，所以，采用碳纳米管层的面热源具有更轻的重量，使用方便。第三，所述的碳纳米管层包括至少一碳纳米管薄膜，同一碳纳米管薄膜中的碳纳米管沿同一方向排列，具有较低的电阻，且碳纳米管的电热转换效率高，热阻率低，所以该面热源具有升温迅速、热滞后小、热交换速度快的特点。附图说明图1是本技术方案实施例的面热源的结构示意图。图2是图1的II-II剖面示意图。图3为本技术方案实施例的碳纳米管薄膜的扫描电镜照片。图4为本技术方案实施例的面热源的表面温度与加热功率的关系图。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技术方案所提供的面热源。请参阅图1及图2，本技术方案实施例提供一种面热源10,该面热源10包括一基底18、 一反射层17、 一加热层16、 一第一电极12、 一第二电极14和一绝缘保护层15。所述反射层17设置于基底18的表面。所述加热层16设置于所述反射层17的表面。所述第一电极12和第二电极14间隔设置于所述加热层16的表面，并与该加热层16电接触，用于〗吏所述加热层16中流过电流。所述绝缘保护层15设置于所述加热层16的表面，并将所述第一电极12和第二电极14覆盖，用于避免所述加热层16吸附外界杂质。所述基底18形状不限，其具有一表面用于支撑加热层16或者反射层17。优选地，所述基底18为一板状基底，其材料可为硬性材料，如陶瓷、玻璃、树脂、石英等，亦可以选择柔性材料，如塑料或柔性纤维等。当为柔性材料时，该面热源10在使用时可根据需要弯折成任意形状。其中，基底18的大小不限，可依据实际需要进行改变。本实施例优选的基底18为一陶瓷基板。另外，当加热层16具有一定的自支撑性及稳定性时，所述面热源10中的基底18为一可选择的结构。所述反射层17的设置用来反射加热层16所发的热量，从而控制加热的方向，用于单面加热，并进一步提高加热的效率。所述反射层17的材料为一白色绝缘材料，如金属氧化物、金属盐或陶瓷等。本实施例中，反射层17为三氧化二铝层，其厚度为100微米 0.5毫米。该反射层17可通过'践射或其他方法形成于该基底18表面。可以理解，所述反射层17也可设置在基底18远离加热层16的表面，即所述基底18设置于所述加热层16和所述反射层17之间，进一步加强反射层17反射热量的作用。当面热源IO不包括基底18时，所述加热层16可直接设置于所述反射层17的表面。所述反射层17为一可选择的结构。所述加热层16可直接设置在基底18的表面，此时面热源10的加热方向不限，可用于双面加热。所述加热层16包括一碳纳米管层，该碳纳米管层本身具有一定的粘性，可以利用本身的粘性设置于基底18的表面，也可以通过粘结剂设置于基底18的表面。所述的粘结剂为硅胶。该碳纳米管层的长度、宽度和厚度不限，可根据实际需要选择。本技术方案所提供的碳纳米管层的厚度为l微米-l毫米。所述碳纳米管层包括至少一碳纳米管薄膜。请参阅图3，该碳纳米管薄膜可通过直接拉伸一碳纳米管阵列获得。该碳纳米管薄膜包括多个首尾相连且沿拉伸方向择优取向排列的碳纳米管。所述碳纳米管均匀分布，且平行于碳纳米管薄膜表面。所述碳纳米管薄膜中的碳纳米管之间通过范德华力连接。 一方面，首尾相连的碳纳米管之间通过范德华力连接，另一方面，平行的碳纳米管之间部分亦通过范德华力结合，故，该碳纳米管薄膜具有一定的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂，且采用该碳纳米管薄膜的面热源10具有较长的使用寿命。所述碳纳米管薄膜中的碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米-10纳米，双壁碳纳米管的直径为1.0纳米-15纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米-50纳米。该碳纳米管的长度大于100樣史米。优选为200-卯0樣￡米。所述碳纳米管薄膜是由碳纳米管阵列经进一步处理得到的，故其长度不限，宽度和碳纳米管阵列所生长的基底的尺寸有关，可根据实际需求制得。本实施例中，采用气相沉积法在4英寸的基底生长超顺排碳纳米管阵列。所述碳纳米管薄膜的宽度可为0.01厘米-10厘米，厚度为1纳米-100微米。碳纳米管薄膜的厚度优选为0.1微米-10微米。所述碳纳米管层包括至少两层重叠设置的碳纳米管薄膜时，相邻的碳纳米管薄膜之间通过范德华力紧密结合。进一步，该碳纳米管层中的碳纳米管薄膜的层数不限，且相邻两层碳纳米管薄膜中的碳纳米管的排列方向之间形成一夹角a， 0So^90度，具体可依据实际需求制备。可以理解，通过控制碳纳米管本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面热源，其包括： 一加热层； 至少两电极，该至少两个电极间隔设置且分别与该加热层电接触； 其特征在于，所述加热层包括至少一碳纳米管薄膜，且该碳纳米管薄膜包括多个首尾相连且择优取向排列的碳纳米管。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯辰，刘锴，姜开利，范守善，
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：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。