[发明专利]线热源

说明书

技术领域

本发明涉及一种线热源，尤其涉及一种基于碳纳米管的线热源。

背景技术

热源在人们的生产、生活、科研中起着重要的作用。线热源是热源的一种，在工业领域、科研领域或生活领域等有着广泛的应用，如电热管、电热毯、红外治疗仪及电暖器等。

现有线热源通常包括一线状发热体(如电阻丝等)以及两个电极，该两个电极间隔设置，并与该线状发热体两端电连接。当通过所述两个电极向该线状发热体施加一电压或通入电流时，该线状发热体产生焦耳热，且热量是以普通波长向外辐射。通常，用作线热源的线状发热体为采用金属、合金或碳纤维制成的电热丝。

然而，采用金属、合金或碳纤维制成的电热丝具有以下不足：第一，该电热丝所产生的热量均以普通波长向外辐射，其电热转换效率不高，不利于节省能源，需加入粘涂有远红外涂料的棉线以提高电热转换效率。第二，碳纤维尺寸不够小，不利于应用于微型热源，而金属丝直径很小的时候，强度很低，容易折断，也不利于应用于微型热源。第三，该电热丝的质量均较大，不利于热源的轻型化。另外，金属电热丝与合金电热丝容易被氧化，且多次弯曲或绕折成一定角度时易产生疲劳，因此，其应用受到限制。

自九十年代初以来，以碳纳米管(请参见Helical microtubules of graphiticcarbon，Nature，Sumio Iijima，vol 354，p56(1991))为代表的纳米材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔的应用前景不断显现出来。

2006年10月25日，范守善等公告的CN1282216C中国专利中揭示了一种灯丝及其制备方法。该灯丝包括一碳纳米管丝。该碳纳米管丝包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管束，且每个碳纳米管束包括多个平行排列且长度基本相等的碳纳米管。该灯丝的制备方法包括如下步骤：制备碳纳米管阵列；从上述碳纳米管阵列中拉出碳纳米管丝；用均匀外力将上述步骤得到的碳纳米管丝缠绕在作为电极使用的导线上，得到灯丝。当所述碳纳米管丝通入电流时，碳纳米管丝发出焦耳热，并向周围辐射电磁波。然而，该专利文献中的碳纳米管丝是用于发光，由于这种直接获得的纯碳纳米管丝的机械强度与韧性不够好，使用时较容易被破坏，从而限制了碳纳米管丝的使用范围，无法直接用于热源。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种机械强度比较大，使用时不易被破坏的线热源。

一种线热源，其包括一线状支撑结构，一加热元件设置于线状支撑结构的表面，以及两个电极，该两个电极间隔设置且与该加热元件电连接，其中，所述的加热元件包括至少一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一基体及一碳纳米管结构复合于该基体中。

一种线热源，其包括一线状支撑结构，一加热元件设置于线状支撑结构的表面，以及两个电极，该两个电极间隔设置且与该加热元件电连接，其中，所述的加热元件包括至少一碳纳米管复合结构，所述碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及基体材料渗透于该碳纳米管结构中。

与现有技术相比较，由于所述线热源中加热元件包括碳纳米管结构以及与该碳纳米管结构复合的基体材料，所以该加热元件机械强度与韧性较大，使用时不易被破坏。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的线热源的结构示意图。

图2为图1的线热源沿线II-II的剖面示意图。

图3为图2的线热源沿线III-III的剖面示意图。

图4为本发明第一实施例的线热源包括层状碳纳米管复合结构设置于线状支撑结构表面的示意图，其中基体材料渗透于碳纳米管结构中。

图5为本发明第一实施例的线热源包括层状碳纳米管复合结构设置于线状支撑结构表面的示意图，其中碳纳米管结构复合于基体材料中。

图6为本发明第一实施例的线热源包括单个线状碳纳米管复合结构设置于线状支撑结构表面的示意图。

图7为本发明第一实施例的线热源包括多个线状碳纳米管复合结构设置于线状支撑结构表面的示意图。

图8为本发明第一实施例的线热源中的碳纳米管拉膜结构的扫描电镜照片。

图9为图8中的碳纳米管拉膜结构中的碳纳米管片段的结构示意图。

图10为本发明第一实施例的线热源中的碳纳米管碾压膜结构中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列的扫描电镜照片。

图11为本发明第一实施例的线热源中碳纳米管碾压膜结构中的碳纳米管沿不同方向择优取向排列的扫描电镜照片。

图12为本发明第一实施例的线热源中的碳纳米管絮化膜结构的扫描电镜照片。