[发明专利]纳米碳纤维发热体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维发热体，尤其涉及一种耐久性及耐热性优秀，在抗氧化性药品中的特殊环境之下也可使用，耗电量小、发热能力高的纳米碳纤维发热体及其制造方法。 

背景技术

现有技术中的碳纤维发热体采用以固有的电阻，利用单纯的长度调整或粗细变化来变化功率。因此只能在限制的范围内制造发热体。 

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种纳米碳纤维发热体，解决了现有技术中发热体功率调节范围小，发热能力低的问题，而且耗电量小，降低了成本。 

本发明的另一目的在于，提供了一种功率调节范围大，发热能力高，耗电量小的纳米碳纤维发热体的制造方法。 

本发明为实现上述目的的技术方案如下： 

纳米碳纤维材料的外表面包覆有石英玻璃。 

所述的碳纤维材料为碳纤维纤维、碳纤维纤维布、碳纤维材料、碳纤维棒及碳纤维粉末的成型体中选出来的至少一种。 

本发明纳米碳纤维发热体的制造方法包括下述步骤： 

第一步骤：用碳纤维材料按一定的形状加工成型； 

第二步骤：把上述加工成型的碳纤维材料在填加有催化剂的溶液里进行饱和； 

第三步骤：上述溶液里饱和的碳纤维材料在250℃-320℃条件下进行烘干； 

第四步骤：上述烘干的碳纤维材料在1500℃-2000℃的非活性气体炉里按循序进行氧化。 

本发明的优点效果如下： 

本发明的碳纤维发热体功率范围广，提高了发热性能。 

本发明纳米碳纤维发热体耗电量小，发热能力高。 

具体实施方式

实施例 

通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述如下： 

石英玻璃的内部设置为真空，真空内包覆纳米碳纤维。 

所述的真空也可为非活性气体保持在0.2气压以下。 

本发明的制造方法具体实施如下： 

首先作为初期材料为，电阻为250欧姆/N的碳纤维1M在主轴上通过螺旋方式缠绕。碳纤维的粗细以通常K或Tex表示，PAN时间为(0.5K、1K、3K、6K、12K等)，Viscos时间为(40Tex、50Tex、70Tex、100Tex、200 Tex、400Tex等)。将此以代尼尔换算为150denia-800denia。 

上述主轴要求在摄氏320度中不变形，表面光滑，对材质无特别要求。 

把上述碳纤维在氯乙烷仿1L∶酚甲醛0.5L∶碳电阻50g∶镍电阻10g∶钻石粉末2g的比例调好的溶液里混合后，为了充分混合均匀，达到饱和，用超声波拌匀(以上的量为具体实施的量、允许范围为可放氯乙烷仿0.5-1L∶酚甲醛1-0.5L∶碳电阻50-100g∶镍电阻10-20g∶钻石粉末2-4g)。如需大量变动电阻，提高浓度时，可将氯乙烷仿∶酚甲醛的比率上调即可。

本实施例是氯乙烷仿∶酚甲醛＝1∶0.5，但1∶1也可，0.5∶1也可。 

上述饱和的碳材料在摄氏280-350度的洪干箱里洪干30-50分钟，洪干炉的温度超过350度时，因碳纤维材料氧化，所以要保持在350度以下为最佳温度。上述加热烘干步骤需重复操作，直到达到所需的电阻 

碳纤维材料烘干后，从主轴上分离出来。 

分离出来的碳纤维材料在摄氏1500-2000度的非活性气体高温炉里加热氧化。加热时间为8小时，根据高温炉的容量，也可以同时处理数万个。 

所以本发明可获取系初期电阻为250-300欧姆的碳纤维纤维变成150-160欧姆的碳纤维发热体。此时覆盖液中的溶剂都气化，剩余的碳成分在热分解后粘贴在碳纤维表面而变化电阻，此时为了引导纳米构造使用镍或钻石等的催化剂。在本实施例中得到的本发明的纳米碳纤维发热体和以往的镍铬发热体及以往单纯的碳纤维发热体的放热效果相比较，如下表所示： 

又上述表格可知，一般普遍利用的镍铬发热体和本发明的纳米碳纤维发热体的放热效果相比，温度越高，差距越大，最大有3.6倍的差距。 

而且，本发明比一般碳纤维发热体具有2倍以上效率的优点。即可知纳米碳纤维发热体在传热方式上，通过辐射传输大量的能量。即通过辐射传热是将热量的损失降到最低的传热方式，而发明的传热方式即主要采用辐射传热。 

所述的碳纤维材料也可制成网形、片形或棒形中的某一种。 

所述的碳纤维材料在280-350度的洪干箱里洪干加热及在1500-2000度的非活性气体高温炉里加热氧化后，对碳纤维材料进行清洁。