[發明專利]線熱源

無效

• 申請號: 200910106807.2
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN101868071A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 劉長洪;王佳平;范守善;姜開利
• 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: H05B3/40
• 分類號: H05B3/40;H05B3/14;B82B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種線熱源，尤其涉及一種基于碳納米管的線熱源。

背景技術

熱源在人們的生產、生活、科研中起著重要的作用。線熱源是熱源的一種，在工業領域、科研領域或生活領域等有著廣泛的應用，如電熱管、電熱毯、紅外治療儀及電暖器等。

現有線熱源通常包括一線狀發熱體(如電阻絲等)以及兩個電極，該兩個電極間隔設置，并與該線狀發熱體兩端電連接。當通過所述兩個電極向該線狀發熱體施加一電壓或通入電流時，該線狀發熱體產生焦耳熱，且熱量是以普通波長向外輻射。通常，用作線熱源的線狀發熱體為采用金屬、合金或碳纖維制成的電熱絲。

然而，采用金屬、合金或碳纖維制成的電熱絲具有以下不足：第一，該電熱絲所產生的熱量均以普通波長向外輻射，其電熱轉換效率不高，不利于節省能源，需加入粘涂有遠紅外涂料的棉線以提高電熱轉換效率。第二，碳纖維尺寸不夠小，不利于應用于微型熱源，而金屬絲直徑很小的時候，強度很低，容易折斷，也不利于應用于微型熱源。第三，該電熱絲的質量均較大，不利于熱源的輕型化。另外，金屬電熱絲與合金電熱絲容易被氧化，且多次彎曲或繞折成一定角度時易產生疲勞，因此，其應用受到限制。

自九十年代初以來，以碳納米管(請參見Helical?microtubules?of?graphiticcarbon，Nature，Sumio?Iijima，vol?354，p56(1991))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。

2006年10月25日，范守善等公告的CN1282216C中國專利中揭示了一種燈絲及其制備方法。該燈絲包括一碳納米管絲。該碳納米管絲包括多個通過范德華力首尾相連的碳納米管束，且每個碳納米管束包括多個平行排列且長度基本相等的碳納米管。該燈絲的制備方法包括如下步驟：制備碳納米管陣列；從上述碳納米管陣列中拉出碳納米管絲；用均勻外力將上述步驟得到的碳納米管絲纏繞在作為電極使用的導線上，得到燈絲。當所述碳納米管絲通入電流時，碳納米管絲發出焦耳熱，并向周圍輻射電磁波。然而，該專利文獻中的碳納米管絲是用于發光，由于這種直接獲得的純碳納米管絲的機械強度與韌性不夠好，使用時較容易被破壞，從而限制了碳納米管絲的使用范圍，無法直接用于熱源。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種機械強度比較大，使用時不易被破壞的線熱源。

一種線熱源，其包括一線狀支撐結構，一加熱元件設置于線狀支撐結構的表面，以及兩個電極，該兩個電極間隔設置且與該加熱元件電連接，所述加熱元件包括至少一碳納米管復合結構，該碳納米管復合結構包括一基體及一碳納米管膜結構復合于該基體中，且該碳納米管膜結構包括沿一固定方向或不同方向擇優取向排列的多個碳納米管。

一種線熱源，其包括一線狀支撐結構，一加熱元件設置于線狀支撐結構的表面，以及兩個電極，該兩個電極間隔設置且與該加熱元件電連接，所述加熱元件包括至少一碳納米管復合結構，所述碳納米管復合結構包括一碳納米管膜結構以及基體材料，該碳納米管膜結構包括沿一固定方向或不同方向擇優取向排列的多個碳納米管，所述基體材料復合于該碳納米管膜結構中。

一種線熱源，其包括一線狀支撐內芯；一加熱元件環繞包覆所述線狀支撐內芯，所述加熱元件包括至少一碳納米管復合結構，該碳納米管復合結構包括一基體及一碳納米管膜結構復合于該基體中，且該碳納米管膜結構包括沿沿一固定方向或不同方向擇優取向排列的多個碳納米管；兩個電極，該兩個電極間隔設置且與該加熱元件電連接；以及一絕緣保護層保護層包覆該加熱元件。

與現有技術相比較，由于所述線熱源中加熱元件包括碳納米管膜結構以及與該碳納米管膜結構復合的基體材料，所以該加熱元件機械強度與韌性較大，使用時不易被破壞。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例提供的線熱源的結構示意圖。

圖2為圖1的線熱源沿線II-II的剖面示意圖。

圖3為圖2的線熱源沿線III-III的剖面示意圖。

圖4為本發明第一實施例的線熱源包括層狀碳納米管復合結構設置于線狀支撐結構表面的示意圖，其中基體材料滲透于碳納米管結構中。

圖5為本發明第一實施例的線熱源包括層狀碳納米管復合結構設置于線狀支撐結構表面的示意圖，其中碳納米管結構復合于基體材料中。

圖6為本發明第一實施例的線熱源包括單個線狀碳納米管復合結構設置于線狀支撐結構表面的示意圖。