[發明專利]一種納米微晶格相分離電熱材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910231817.2
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109951903B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 江宇鋒;羅浩
• 申請（專利權）人: 深圳市聚威新材科技有限公司
• 主分類號: H05B3/20
• 分類號: H05B3/20;H05B3/12;H05B3/10;C09D163/00;C09D5/25;C09D7/61;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳市查策知識產權代理事務所(普通合伙) 44527
• 代理人: 曾令安

本發明涉及電熱材料技術領域，具體涉及一種納米微晶格相分離電熱材料及其制備方法。包括：基體層、過渡層、微晶格電熱層和絕緣隔熱層，所述基體層、過渡層、微晶格電熱層和絕緣隔熱層順序疊放，所述基體層為硅基體層，所述過渡層為3?5μm厚的碳化硅過渡層，所述微晶格電熱層為由鈦、稀土氧化物、鎢單質納米粉粒依次沉積在過渡層上形成鈦層、稀土氧化物層和鎢層。納米微晶格相分離電熱材料通過將納米鈦和納米鎢沉積在過渡層上，在鈦層和鎢層之間噴涂稀土氧化物阻礙納米鈦和納米鎢導電過程中的位錯運動，提高了電熱轉化效率；通過在基體層和微晶格電熱層之間增加碳化硅過渡層，使得納米微晶格相分離電熱材料能夠迅速升溫。

技術領域

本發明涉及電熱材料技術領域，具體涉及一種納米微晶格相分離電熱材料及其制備方法。

背景技術

電熱技術是目前使用非常廣泛的熱能提供手段，尤其在家居采暖、工農業保溫防護等領域應用非常廣泛。現有技術中對于電熱材料一般為兩種，一種是金屬電阻絲等導線類的加熱元件，比如現有電地暖、電熱毯等采用的金屬電阻絲、碳纖維發熱電纜等。通過這種線纜加熱，最終都需要轉化為面狀加熱，但從線棒狀加熱元件到面狀發熱面，因線與面的接觸面積小，是典型熱傳導不利界面結構，其中形成巨大的接觸熱阻，極大阻礙了熱能利用率；另一種是通過將多種發熱材料通過粘合劑混合而成，噴涂在基板上，這種電熱材料在高溫下各種材料之間容易發生電離和化學反應，長時間使用容易導致發熱能力下降，使用壽命較短；科學研究發現，兩種不同組元以幾個納米到幾十個納米的薄層交替生長并保持嚴格周期性的多層膜會產生明顯量子限制效應的電子或空穴的勢阱，這類結構被稱為超晶格結構，超晶格結構目前多數被用在了熱電材料上，研究如何將熱能轉化為電能，科學還研究發現，將兩種特定的重金屬納米薄膜經過稀土氧化物的作用下在通電后電熱性能極為優良，并且能在低電壓的情況下就能夠進行電熱作用，研究人員將此類稱為微晶格結構，微晶格結構是一種極具有潛力的電熱結構，微晶格結構主要運用在電熱材料方面。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足和缺陷，提供一種發熱均勻，導熱效果好，各物質之間成分穩定的納米微晶格相分離電熱材料及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種納米微晶格相分離電熱材料，包括：基體層、過渡層、微晶格電熱層和絕緣隔熱層，所述基體層、過渡層、微晶格電熱層和絕緣隔熱層順序疊放，所述基體層為硅基體層，所述過渡層為3-5μm厚的碳化硅過渡層，所述微晶格電熱層為由鈦、稀土氧化物、鎢單質納米粉粒依次沉積在過渡層上形成鈦層、稀土氧化物層和鎢層。

具體的，所述鈦層與鎢層厚度比為2:1，所述鎢層厚度為5-10nm。

具體的，所述稀土氧化物以重量份計為：氧化釔25份、氧化鈰16份和氧化鑭11份均勻混合，稀土氧化物層厚度為2-4nm。

具體的，所述微晶格電熱層在過渡層上疊加多層，疊加多層所述微晶格電熱層層數為1-5層。

具體的，所述絕緣隔熱層為絕緣隔熱涂料涂抹而成，所述絕緣隔熱涂料配方其組成及重量配比按份計含有：二氧化硅72份、氧化鋁20份、氧化鐵1份、氧化鎂2份、氧化鈣1份、氧化鈉1份、氧化鉀1份、環氧樹脂30份、間苯二胺2份和己二胺1份。

一種用以制備納米微晶格相分離電熱材料的制備方法，其制備方法包括如下步驟：

(1)將硅基體用乙醇清洗4次，烘干，加熱基體至溫度達到600℃，用高純氮氣將硅基體吹凈。

(2)將碳化硅納米粉粒通過濕法球磨獲得水基碳化硅復合納米膠體，采用噴霧造粒工藝將水基膠體制成微米級團聚型粉末，將噴霧造粒后的碳化硅復合納米粉體進行熱處理，將熱處理后的碳化硅利用噴涂設備噴涂至硅基體上形成過渡層。