[發明專利]面熱光源，其制備方法及應用其加熱物體的方法

有效

• 申請號: 200710077394.0
• 申請日: 2007-09-28
• 公開（公告）號: CN101400198A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 馮辰;柳鵬;姜開利;魏洋;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司
• 主分類號: H05B33/14
• 分類號: H05B33/14;H05B33/26;H05B33/10
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技術領域

本發明涉及一種面熱光源，其制備方法及應用其加熱物體的方法，尤其涉及一種基于碳納米管的面熱光源，其制備方法及應用其加熱物體的方法。

背景技術

從1991年日本科學家Iijima首次發現碳納米管(Carbon?Nanotube，CNT)以來(請參見Helical?microtubules?of?graphitic?carbon，Nature，Sumio?Iijima，vol354，p56(1991))，以碳納米管為代表的納米材料以其獨特的結構和性質引起了人們極大的關注。近幾年來，隨著碳納米管及納米材料研究的不斷深入，其廣闊的應用前景不斷顯現出來。例如，由于碳納米管所具有的獨特的電磁學、光學、力學、化學等性能，大量有關其在場發射電子源、傳感器、新型光學材料、軟鐵磁材料等領域的應用研究不斷被報道。另外，碳納米管因其良好的導電性和熱穩定性以及接近于黑體輻射的發光性質，還可用于熱光源。

現有技術中，碳納米管用于熱光源通常從一碳納米管陣列中拉出碳納米管絲；將碳納米管絲纏繞在兩個用作電極使用的導線上作為燈絲，當在兩個電極間施加一電壓時，碳納米管絲發光。這種碳納米管光源比現有金屬燈絲需求的電能更少，而且碳納米管具有六圓環狀的穩定結構，其在較高溫度下也不易發生變化而能穩定存在。然而，這種碳納米管熱光源是一種線性熱光源，無法用來制作面熱光源。

現有面熱光源通常采用鎢絲作為燈絲，利用鎢具有足夠的強度，并能經受高溫的優點。通電后使之達到白熾溫度，產生熱輻射。該類面熱光源一般由石英玻璃燈殼、鎢絲、支撐圈、封接部分及燈座組成，內充一定量的惰性氣體。其中，鎢燈絲為直線型螺旋形狀，鎢絲兩端分別與支撐圈連接，支撐圈分別與封接部分連接。支撐圈用來支撐燈絲，封接部分保證燈絲通電的同時又不漏氣(惰性氣體)。在制成面熱光源的過程中，需要將很多螺旋狀的鎢絲排列成一個均勻的發光面或者將鎢絲加工成片狀。然而，現有的面熱光源具有以下缺點：其一，鎢絲是一灰體結構，升溫緩慢，熱輻射效率低，熱輻射傳遞距離近；其二，現有面熱光源的熱輻射及光輻射都不均勻；其三，鎢絲強度大、加工難度大同時需要在惰性氣體的環境下工作。

因此，確有必要提供一種面熱光源，其制備方法及應用其加熱物體的方法，所得到的面熱光源可以方便制成大面積的熱光源，實現均勻的熱輻射及光輻射，且該制備方法簡單、易于實現。

發明內容

一種面熱光源包括一第一電極、一第二電極和一碳納米管薄膜結構。第一電極和第二電極之間相隔一定的距離。該碳納米管薄膜結構設置于上述第一電極和第二電極之間，并與第一電極和第二電極分別電接觸。

所述面熱光源進一步還可以包括一支撐體，上述碳納米管薄膜結構設置在該支撐體之上。

一種面熱光源的制備方法，包括以下步驟：提供一碳納米管陣列形成于一基底；采用一拉伸工具從碳納米管陣列中拉取獲得一碳納米管薄膜結構；提供一第一電極和一第二電極，將上述兩個電極間隔地設置在碳納米管薄膜結構的表面上，并與碳納米管薄膜結構表面形成一電接觸，從而得到一面熱光源。

面熱光源的制備方法進一步還可以包括提供一支撐體，所述支撐體的形狀大小不限，將上述碳納米管薄膜結構設置在該支撐體之上，得到一面熱光源。

一種應用面熱光源加熱物體的方法，包括以下步驟：提供一待加熱的物體，該物體具有一表面；將面熱光源中的碳納米管薄膜結構靠近待加熱的物體的表面設置；以及在面熱光源中的電極間施加電壓，加熱該物體。

與現有技術相比較，所述的面熱光源，其制備方法及應用其加熱物體的方法具有以下優點：其一，碳納米管是一理想黑體，具有良好的導電性能以及熱穩定性，熱輻射效率高，熱輻射傳遞距離遠；其二，碳納米管表面積大，可以方便得制成大面積薄膜，應用于面熱光源時可實現均勻的熱輻射及光輻射；其三，所述的面熱光源具有升溫迅速、熱滯后小、熱交換速度快的特點；其四，碳納米管薄膜是采用一拉伸工具從碳納米管陣列中拉取獲得，制備方法簡單，而且碳納米管薄膜中碳納米管為超順排定向排列；其五，應用該面光源加熱物體時，具有升溫迅速、加熱均勻和加熱效率高的優點。

附圖說明

圖1是本技術方案實施例的面熱光源的結構示意圖。

圖2是圖1的II-II剖面示意圖。

圖3是本技術方案實施例的面熱光源的制備方法的流程示意圖。

圖4是應用圖1的面熱光源加熱物體的結構示意圖。

圖5是圖4的V-V剖面示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖詳細說明本技術方案面熱光源，其制備方法及應用其加熱物體的方法。