空心热源制造技术

一种空心热源，其包括：一空心基底；一加热层，该加热层设置于空心基底的表面；以及至少两个电极间隔设置且分别与该加热层电连接，其中，所述的加热层包括一碳纳米管层，且该碳纳米管层包括多个相互缠绕的碳纳米管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空心热源，尤其涉及一种基于碳纳米管的空心热源。
技术介绍
热源在人们的生产、生活、科研中起着重要的作用。空心热源是热源的一种，其特点为空心热源具有一空心结构，将待加热物体设置于该空心结构的空心中对物体进行加热，因此，空心热源可对待加热物体的各个部位同时加热，加热面广、加热均匀且效率丰交高。空心热源已成功用于工业领域、科研领域或生活领域等，如工厂管道、实验室加热炉或厨具电烤箱等。空心热源的基本结构通常包括基底和设置在基底上的电热层，通过在电热层中通入电流产生焦耳热使电热层的温度升高进而加热物体。现有的空心热源的电热层通常采用金属丝，如铬镍合金丝、铜丝、钼丝或鴒丝等通过铺设或缠绕的方式形成。然而，采用金属丝作为电热层具有以下缺点其一，金属丝表面容易被氧化，导致局部电阻增加，从而被烧断，因此使用寿命短；其二，金属丝为灰体辐射，因此，热辐射效率低，辐射距离短，且辐射不均匀；其三，金属丝密度较大，重量大，使用不便。为解决金属丝作为电热层存在的问题，碳纤维因为其具有良好的黑体辐射性能，密度小等优点成为电热层材料研究的热点(请参见"DevelopmentForeground and Market Analyze of Carbon Fiber" , Wang Hai-ying, Hi-TechFiber & Application, Vol.8, P765(2007))。碳纤维作为电热层时，通常以碳纤维纸的形式存在。所述碳纤维纸包括纸基材和杂乱分布于该纸基材中的沥青基碳纤维。其中，纸基材包括纤维素纤维和树脂等的混合物，沥青基碳纤维的直径为3 6毫米，长度为5 20微米。然而，采用碳纤维纸作为加热层具有以下缺点其一，碳纤维纸厚度较大， 一般为几十微米，使空心热源不易做成微型结构，无法应用于微型器件的加热。其二，由于该碳纤维纸中包含了纸基材，所以该碳纤维纸的密度较大，重量大，使得采用该碳纤维纸的空心热源使用不便。其三，由于该碳纤维纸中的沥青基碳纤维杂乱分布，所以该碳纤维纸的强度较小，柔性较差， 容易破裂，限制了其应有范围。其四，碳纤维纸的电热转换效率较低，不利 于节能环保。有鉴于此，确有必要提供一种空心热源，该空心热源加热效率高、强度 韧性大、寿命长、成本较低、可应用于宏观和微观器件，实际应用性能好。
技术实现思路
一种空心热源，其包括 一空心基底； 一加热层，该加热层设置于空心 基底的表面；以及至少两个电极，且所述至少两个电极间隔设置于加热层的 表面，并分别与该加热层电连接，其中，所述的加热层包括一碳纳米管层， 且该碳纳米管层包括多个相互缠绕的碳纳米管。与现有技术相比较，所述的空心热源具有以下优点其一，碳纳米管可 以方便地制成任意尺寸的碳纳米管层，既可以应用于宏观领域也可以应用于 微观领域。其二，碳纳米管比碳纤维具有更小的密度，所以，采用碳纳米管 层的空心热源具有更轻的重量，使用方便。其三，碳纳米管层的电热转换效 率高，热阻率低，所以该空心热源具有升温迅速、热滞后小、热交换速度快 的特点。其四，所述的碳纳米管层中的碳纳米管无序排列，具有很好的韧性， 可以弯曲折叠成任意形状而不破裂，所以具有较长的使用寿命。附图说明图1为本技术方案第一实施例所提供的空心热源的结构示意图。图2为图1的沿II-II线的剖面示意图。图3为本技术方案实施例的碳纳米管层的扫描电镜照片。图4为本技术方案实施例的碳纳米管层的照片。图5为本技术方案第二实施例所提供的空心热源的结构示意图。图6为图5的VI-VI线的剖面示意图。图7为本技术方案第三实施例所提供的空心热源的结构示意图。图8为图7的沿vin-vni线的剖面示意图。具体实施方式以下将结合附图详细说明本技术方案空心热源。请参阅图1及图2,本技术方案第一实施例提供一种空心热源100，该空心热源100包括一空心基底102; —加热层104,该加热层104设置于该空心基底102的内表面； 一反射层108，该反射层108位于加热层104的外围，设置于该空心基底102的外表面； 一第一电极IIO及一第二电极112,第一电极110和第二电极112间隔设置于加热层104的表面，并分别与加热层104电连接； 一绝缘保护层106,该绝缘保护层106设置于加热层104的内表面。所述空心基底102的材料不限，用于支撑加热层104，可为硬性材料，如陶瓷、玻璃、树脂、石英、塑料等。空心基底102亦可以选择柔性材料，如树脂、橡胶、塑料或柔性纤维等。当空心基底102为柔性材料时，该空心热源IOO在使用时可根据需要弯折成任意形状。所述空心基底102的形状大小不限，其具有一空心结构即可，可为管状、球状、长方体状等，可以为全封闭结构，也可以为半封闭结构，其具体可根据实际需要进行改变。空心基底102的横截面的形状亦不限，可以为圆形、弧形、长方形等。本实施例中，空心基底102为一空心陶瓷管，其横截面为一圓形。所述加热层104设置于空心基底102的内表面，用于向空心基底102的内部空间加热。所述加热层104包括一碳納米管层，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空心基底102的表面，也可以通过粘结剂设置于空心基底102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。本技术方案提供的碳纳米管层的长度为l-10厘米，宽度为l-10厘米，厚度为l微米 2毫米。可以理解，碳纳米管层的热响应速度与其厚度有关。在相同面积的情况下，碳纳米管层的厚度越大，热响应速度越慢；反之，碳纳米管层的厚度越小，热响应速度越快。所述碳纳米管层包括相互缠绕的碳纳米管，请参阅图3。所述的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，形成网络状结构。该碳纳米管层中，碳纳米管为均匀分布，无规则排列，使得该碳纳米管层呈各向同性；碳纳米管相互缠绕，因此该碳纳米管层具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂，请参阅图4。该碳纳米管层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^ 友纳米管的直径为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50微米。本实施例中， 碳纳米管的长度优选为200-900孩企米。本实施例中，加热层104釆用厚度为IOO微米的碳纳米管层。该碳纳米 管层的长度为5厘米，碳纳米管层的宽度为3厘米。利用碳纳米管层本身的 粘性，将该碳纳米管层设置于空心基底102的内表面。所述第一电极IIO和第二电极112间隔设置且分别与加热层电连接，第 一电极IIO和第二电极112可设置在加热层104的同一表面上也可以设置在 加热层104的不同表面上。所述第一电极IIO和第二电极112可通过碳纳米 管层的粘性或导电粘结剂(图未示)设置于该加热层104的表面上。导电粘结 剂在实现第一电极IIO和第二电极112与碳纳米管层电接触的同时，还可将 第一电极IIO和第二电极112更好地固定于碳纳米管层的表面上。通过该第 一电极110和第二电极112可以对加热层104施加电压。其中，第一电极110 和第二电极112之间相隔设置，以使采用碳纳米管层的加热层104通电发热 时接入一定的阻值避免短本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空心热源，其包括：　一空心基底；　一加热层，该加热层设置于空心基底的表面；以及　至少两个电极间隔设置并分别与加热层电连接；　其特征在于，所述的加热层包括一碳纳米管层，且该碳纳米管层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：王鼎，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：11[中国|北京]