[发明专利]纳米碳纤维电热体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用作电采暖电热元件的纳米碳纤维电热体的制备方法。

背景技术

传统电采暖的电热元件大多采用铁铬铝或镍、铬、钨、钼等金属材料和PTC器件制作而成，其升温慢、表面温度不均匀，发热功率随着使用时间发生衰减，不仅浪费能源，还影响了产品的使用寿命；经常由于发热体电缆丝的断裂或者导电油的泄漏出现故障，使其不能正常供热。并且，由于这些材料本身所存在的不可弥补的性能缺陷，导致在使用过程中出现了诸多难以解决的性能方面的技术问题，例如：电转换效率低、耗电量大；金属电热体易氧化，影响使用寿命；PTC电热元件易局部击穿，出现加热功率逐年衰落。这些缺陷直接影响到电热采暖产品的安全和可靠使用，阻碍了电采暖的推广和使用。

近年来出现的用微米碳纤维电热板采暖，解决了金属发热的诸多问题。微米碳纤维辐射供暖通过远红外线辐射形式散热取暖，对室内物体直接加热升温而不通过加热空气升温，不会造成室内燥热，异味，皮肤失水，口干舌燥，室内尘埃，污浊空气对流；虽然微米碳纤维电热板环保，但是也存在着供热效率低，散热不均匀等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种纳米碳纤维电热体的制备方法，该方法工艺过程简单、易于操作控制、成本低、有利于环保；用该方法制得的发热体向外辐射的波长可完全覆盖在太阳照射光线的红外光波长之内，产品具有升温速度快、表面温度高、节能、经济、无污染、寿命长和温度可控等特点。

本发明的技术方案是，所述纳米碳纤维电热体的制备方法为：

(1)取直径为5nm-50nm、长度为10μm-90μm的实心纳米碳纤维，在去离子水中用超声仪分散；

(2)按实心纳米碳纤维与中性干木浆重量比为1-5∶100的比例，将上述分散的实心纳米碳纤维加入木桨中，用机械分散的方法使所述实心纳米碳纤维在木桨中均匀分布，形成混合浆料；

(3)将所述混合浆料涂于绝缘层上而由此在该绝缘层上形成导电发热层，绝缘层两端设置金属片作为电极，组成电热体胚体；

(4)采用常规热压工艺将所述电热体胚体热压成型，即得。

以下对本发明做出进一步说明。

本发明中，所述实心纳米碳纤维可采用已有技术以SP²和SP³键杂化的实心纳米碳纤维，其结构如图2所示；导电发热层是，将纳米碳纤维与中性木桨混合，通过机械分散的方法(如超声波清洗器分散)使纤维在木桨中均匀分布而形成三维导电网络；导电发热层厚度可以是0.1mm-1mm；所用木桨可采用普通造纸木桨。

随着纳米碳纤维新材料的出现，本发明的研制者发现纳米碳纤维具有比微米碳纤维更好的性能，如高强度、电阻率低、热导率高等特点，因而采用纳米碳纤维复合材料作为供热体的发热源，即发热源是以纳米碳纤维和木浆为基体，形成纳米碳纤维复合材料，在发热体两端嵌入铜版，作为导电电极(参见1图)。由本发明制得的电热体，在通电几十秒内，发热体表面温度迅速升高，并将热能向外传递，使覆盖物表面温度不断升高；2-4分钟之后，发热体以及隔热材料之间达到热态平衡，地面以恒定的温度进行热辐射。经测通电后在4分钟左右，其表面温度可达82℃左右，并趋于稳定，如图3。根据维恩-葛利琴位移定律，即

λ_max·T＝2897

计算得出电热板辐射波长曲线，如图4。

本发明产品可向外辐射波长集中在8-15μ波段，完全覆盖在太阳照射光线的红外光波长之内，医学上称之为“生命之光”，是医疗界公认健康理疗的频谱光波，使人体深层细胞适度共振，起到暖身通络、加速血液循环、调节神经和内分泌系统的作用，提高人体的免疫力。