[发明专利]具有碳纳米管加热器的多层结构

说明书

公开了一种多层结构，其包括：第一加热器层，其包括CNT加热器，其中CNT加热器包括碳纳米管和硅酮的复合物；和第二加热器层，其包括PTC加热器，其中PTC加热器包括炭黑和聚合物的复合物；其中第一加热器层和该第二加热器层分别是电串联的第一加热器层和第二加热器层；其中第一加热器层具有相对于电阻率的负温度系数；其中第二加热器层具有相对于电阻率的正温度系数。还公开了一种包括多层结构的飞机部件。

背景技术

示例性实施方案涉及碳纳米管加热器的领域，并且更具体地，涉及用于飞机的包括碳纳米管加热器的多层结构。

飞机在它们的机翼中采用电热加热技术以防止结冰。碳纳米管(CNT)加热器是飞机应用的潜在选择，因为它们拥有高的强度重量比和高的功率密度。例如，CNT加热器可以包括碳纳米管和硅酮的复合物。然而，在高温下，碳纳米管加热器的电热阻抗显著降低(负温度系数)，从而导致过多的功率输出和机翼过热。

此外，机翼除冰系统经常使用多个温度传感器来监测和控制机翼表面温度。然而，温度传感器只能在单个局部位置监测温度。另外，在机翼的整个表面上安装温度传感器是不切实际的。用这样的系统监测或控制机翼温度变得困难，因为温度可以在机翼的整个表面上的热点和冷点中变化。然后这种温度变化可以导致系统过热和故障。

因此，需要开发一种用于飞机的具有CNT加热器的坚固轻型的结构，该结构可以提高功率输出效率、调节整个机翼表面的温度，并且防止过热。

发明内容

公开了一种多层结构，其包括：第一加热器层，其包括CNT加热器，其中CNT加热器包括碳纳米管和硅酮的复合物；和第二加热器层，其包括PTC加热器，其中PTC加热器包括炭黑和聚合物的复合物；其中第一加热器层和该第二加热器层分别是电串联的第一加热器层和第二加热器层；其中第一加热器层具有相对于电阻率的负温度系数；其中第二加热器层具有相对于电阻率的正温度系数。

还公开了一种包括多层结构的飞机部件。

附图说明

以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参照附图，相似元件的附图标记相似：

图1是根据示例性实施方案的多层结构的横截面图；

图2是描绘多层加热器结构的电阻与温度的数据的线图；

图3是描绘多层加热器结构的功率与温度的数据的线图；以及

图4是根据示例性实施方案的用于多层加热器结构的串联电路示意图。

具体实施方式

参照附图，本文通过示例而非限制的方式呈现了所公开的装置和方法的一个或多个实施方案的详细描述。

参照图1，多层结构10包括金属层12、粘合层22、玻璃纤维层14、第一加热器层16以及第二加热器层18。多层结构10可以包括比图1所示的更多的层或更少的层。例如，多层结构10可以包括附加的粘合层22和附加的玻璃纤维层14。多层结构10可以包括以与图1所示相同的顺序被布置的层。或者，多层结构10可以包括以与图1所示不同的顺序被布置的层。例如，如图1所示，金属层12可以位于比第二加热器层18更靠近第一加热器层16的位置。或者，金属层12可以位于比第一加热器层16更靠近第二加热器层18的位置(例如，如图1所示，第一加热器层16和第二加热器层18的位置可以交换)。

参照图4，第一加热器层16和第二加热器层18可以分别是电串联的第一加热器层和第二加热器层。“V”表示电压源。也就是说，电流可以首先流过第一加热器层16，然后电流可以随后流过第二加热器层18。

第一加热器层16可以具有相对于电阻率的负温度系数。也就是说，随着第一加热器层16的温度升高，第一加热器层16的电导率增加(即，电阻减小)。第二加热器层18可以具有相对于电阻率的正温度系数。也就是说，随着第二加热器层18的温度升高，第二加热器层18的电阻增加(即，电导率降低)。