面热源制造技术

本发明专利技术涉及一种面热源，该面热源包括至少两个电极和一加热层。所述至少两个电极间隔设置于该加热层上，并与该加热层电接触。该加热层包括多个线状碳纳米管结构。

【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^(义、电暖器等。现有面热源一般包4舌一加热层和至少两个电才及，该至少两个电扨二没置于 该加热层的表面，并与该加热层的表面电连^"。当连接加热层上的电纟及通入^氐电压电流时，热量立刻^^人加热层释^: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。由于与金属相比，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，容易破裂，需要加入棉线提高碳纤维的强度，限制了其应用范围；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，该面热源包括一第一电极、 一第二电极和一加热层。所述 第一电4及和第二电极间隔设置于该加热层上，并与该加热层电接触。该加热 层包括多个线状碳纳米管结构。与现有技术相比较，所述的面热源具有以下优点第一，由于^^友纳米管 具有较好的强度及韧性，线状碳纳米管结构的强度较大，柔性较好，不易破 裂，使其具有较长的使用寿命。第二，线状碳纳米管结构中的碳纳米管均匀 分布，因此具有均匀的厚度及电阻，发热均匀，碳纳米管的电热转换效率高， 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。第三，碳纳 米管的直径较小，使得线状碳纳米管结构具有较小的厚度，可以制备微型面 热源，应用于微型器件的加热。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是本技术方案实施例束状结构的线状碳纳米管结构的结构示意图。 图4是本技术方案实施例绞线状结构的线状碳纳米管结构的结构示意图。图5是本技术方案实施例束状结构的碳纳米管长线的扫描电镜照片。 图6是本技术方案实施例绞线状结构的碳纳米管长线的扫描电镜照片。具体实施方式以下将结合附图详细说明本技术方案面热源。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，用于使所述加热层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，并将所迷第 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，如陶资、 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可通过賊射 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。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，可用于双面力p热。所述加热层16包括多个线状碳纳米管结构160。所述多个线状碳纳米 管结构160平行铺设，或者交叉铺设于所述支撑体18表面。其中，线状碳 纳米管结构160之间交叉的角度不限。所述相邻两个平行的线状碳纳米管结 构160之间的距离为0微米 30微米。本实施例中，优选相邻两个平行的线 状碳纳米管结构160间隔的距离为20微米。可以理解，所述多个线状碳纳 米管结构160排列或者铺设的方式不限，只需确保形成一均匀的加热层16即可。进一步地，所述加热层16中至少部分线状碳纳米管结构160沿从所 述第一电极22向第二电极24延伸的方向铺i殳于所述支撑体18表面，以确 保流经线状碳纳米管结构160的电流最大。所述交叉铺设的线状碳纳米管结 构160具有很好的韧性与自支撑性，无需基底18。当面热源10不包括基底 18时，所述反射层17可直接设置于所述加热层16的表面。所述加热层16 的厚度为3毫米~25毫米。所述线状碳纳米管结构160包括至少一根碳纳米管长线161。请参阅图 3及图4，优选地所述线状碳纳米管结构160是由多根碳纳米管长线161组 成的束状结构或者由多根碳纳米管长线161组成的绞线结构。所述线状碳纳 米管结构160的直径为20微米 2毫米，其大小由碳纳米管长线161的根数 及直径大小决定，碳纳米管长线161的直径越大，根数越多，线状碳纳米管 结构160的直径越大，反之，线状碳纳米管结构160的直径越小。所述线状 碳纳米管结构160的长度大小由碳纳米管长线161的长度大小决定。本实施 例中所述线状碳纳米管结构160是由多根碳纳米管长线161组成的束状结 构，直径为50孩i米。请参阅图5及图6,所述碳纳米管长线161是由多个首尾相连的碳纳米 管束組成的束状结构或者绞线结构。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面热源，包括一加热层，至少两电极间隔设置于该加热层表面并与该加热层电接触，其特征在于，所述加热层包括多个线状碳纳米管结构。

【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]