[發(fā)明專利]空心熱源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810068462.1
• 申請日: 2008-07-11
• 公開（公告）號: CN101626642A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉長洪;王鼎;范守善;姜開利
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司
• 主分類號: H05B3/40
• 分類號: H05B3/40;H05B3/48;H05B3/54;H05B3/14
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空心熱源，尤其涉及一種基于碳納米管的空心熱源。

背景技術(shù)

熱源在人們的生產(chǎn)、生活、科研中起著重要的作用。空心熱源是熱源的一種，其特點為空心熱源具有一空心結(jié)構(gòu)，將待加熱物體設(shè)置于該空心結(jié)構(gòu)的空心中對物體進行加熱，因此，空心熱源可對待加熱物體的各個部位同時加熱，加熱面廣、加熱均勻且效率較高。空心熱源已成功用于工業(yè)領(lǐng)域、科研領(lǐng)域或生活領(lǐng)域等，如工廠管道、實驗室加熱爐或廚具電烤箱等。

空心熱源的基本結(jié)構(gòu)通常包括基底和設(shè)置在基底上的電熱層，通過在電熱層中通入電流產(chǎn)生焦耳熱使電熱層的溫度升高進而加熱物體。現(xiàn)有的空心熱源的電熱層通常采用金屬絲，如絡鎳合金絲、銅絲、鉬絲或鎢絲等通過鋪設(shè)或纏繞的方式形成。然而，采用金屬絲作為電熱層具有以下缺點：其一，金屬絲表面容易被氧化，導致局部電阻增加，從而被燒斷，因此使用壽命短；其二，金屬絲為灰體輻射，因此，熱輻射效率低，輻射距離短，且輻射不均勻；其三，金屬絲密度較大，重量大，使用不便。

為解決金屬絲作為電熱層存在的問題，碳纖維因為其具有良好的黑體輻射性能，密度小等優(yōu)點成為電熱層材料研究的熱點。碳纖維作為電熱層時，通常以碳纖維紙的形式存在。所述碳纖維紙包括紙基材和雜亂分布于該紙基材中的瀝青基碳纖維。其中，紙基材包括纖維素纖維和樹脂等的混合物，瀝青基碳纖維的直徑為3～6毫米，長度為5～20微米。

然而，采用碳纖維紙作為加熱層具有以下缺點：其一，碳纖維紙厚度較大，一般為幾十微米，使空心熱源不易做成微型結(jié)構(gòu)，無法應用于微型器件的加熱。其二，由于該碳纖維紙中包含了紙基材，所以該碳纖維紙的密度較大，重量大，使得采用該碳纖維紙的空心熱源使用不便。其三，由于該碳纖維紙中的瀝青基碳纖維雜亂分布，所以該碳纖維紙的強度較小，柔性較差，容易破裂，限制了其應有范圍。其四，碳纖維紙的電熱轉(zhuǎn)換效率較低，不利于節(jié)能環(huán)保。

有鑒于此，確有必要提供一種空心熱源，該空心熱源加熱效率高、強度韌性大、壽命長、成本較低、可應用于宏觀和微觀器件，實際應用性能好。

發(fā)明內(nèi)容

一種空心熱源，其包括：一空心基底；一加熱層，該加熱層設(shè)置于空心基底的表面；以及至少兩個電極，且所述至少兩個電極間隔設(shè)置于加熱層的表面，并分別與該加熱層電連接，其中，所述的加熱層包括一碳納米管層，且該碳納米管層包括各向同性、沿一固定方向取向或不同方向取向擇優(yōu)排列的多個碳納米管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述的空心熱源具有以下優(yōu)點：第一，碳納米管可以方便地制成任意尺寸的碳納米管層，既可以應用于宏觀領(lǐng)域也可以應用于微觀領(lǐng)域。第二，碳納米管比碳纖維具有更小的密度，所以，采用碳納米管層的空心熱源具有更輕的重量，使用方便。第三，碳納米管層的電熱轉(zhuǎn)換效率高，熱阻率低，所以該空心熱源具有升溫迅速、熱滯后小、熱交換速度快的特點。第四，所述的碳納米管層可以通過碾壓碳納米管陣列直接獲得，易于制備，成本較低。

附圖說明

圖1為本技術(shù)方案第一實施例所提供的空心熱源的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1沿II-II′線的剖面示意圖。

圖3為本技術(shù)方案第一實施例采用的包括沿不同方向擇優(yōu)取向排列的碳納米管的碳納米管層的掃描電鏡照片。

圖4為本技術(shù)方案第一實施例采用的包括沿同一方向擇優(yōu)取向排列的碳納米管的碳納米管層的掃描電鏡照片。

圖5為本技術(shù)方案第二實施例所提供的空心熱源的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5沿VI-VI′線的剖面示意圖。

圖7為本技術(shù)方案第三實施例所提供的空心熱源的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖7沿VIII-VIII′線的剖面示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖詳細說明本技術(shù)方案空心熱源。

請參閱圖1及圖2，本技術(shù)方案第一實施例提供一種空心熱源100，該空心熱源100包括一空心基底102；一加熱層104，該加熱層104設(shè)置于該空心基底102的內(nèi)表面；一反射層108，該反射層108位于加熱層104的外圍，設(shè)置于該空心基底102的外表面；一第一電極110及一第二電極112，第一電極110和第二電極112間隔設(shè)置于加熱層104的表面，并分別與加熱層104電連接；一絕緣保護層106，該絕緣保護層106設(shè)置于加熱層104的內(nèi)表面。