[发明专利]空心热源

说明书

技术领域

本发明涉及一种空心热源，尤其涉及一种基于碳纳米管的空心热源。

背景技术

热源在人们的生产、生活、科研中起着重要的作用。空心热源是热源的一种，其特点为空心热源具有一空心结构，将待加热物体设置于该空心结构的空心中对物体进行加热，因此，空心热源可对待加热物体的各个部位同时加热，加热面广、加热均匀且效率较高。空心热源已成功用于工业领域、科研领域或生活领域等，如工厂管道、实验室加热炉或厨具电烤箱等。

空心热源的基本结构通常包括基底和设置在基底上的电热层，通过在电热层中通入电流产生焦耳热使电热层的温度升高进而加热物体。现有的空心热源的电热层通常采用金属丝，如铬镍合金丝、铜丝、钼丝或钨丝等通过铺设或缠绕的方式形成。然而，采用金属丝作为电热层具有以下缺点：其一，金属丝表面容易被氧化，导致局部电阻增加，从而被烧断，因此使用寿命短；其二，金属丝为灰体辐射，因此，热辐射效率低，辐射距离短，且辐射不均匀；其三，金属丝密度较大，重量大，使用不便。

为解决金属丝作为电热层存在的问题，碳纤维因为其具有良好的黑体辐射性能，密度小等优点成为电热层材料研究的热点。碳纤维作为电热层时，通常以碳纤维纸的形式存在。所述碳纤维纸包括纸基材和杂乱分布于该纸基材中的沥青基碳纤维。其中，纸基材包括纤维素纤维和树脂等的混合物，沥青基碳纤维的直径为3-6毫米，长度为5-20微米。

然而，采用碳纤维纸作为加热层具有以下缺点：其一，碳纤维纸厚度较大，一般为几十微米，使空心热源不易做成微型结构，无法应用于微型器件的加热。其二，由于该碳纤维纸中包含了纸基材，所以该碳纤维纸的密度较大，重量大，使得采用该碳纤维纸的空心热源使用不便。其三，由于该碳纤维纸中的沥青基碳纤维杂乱分布，所以该碳纤维纸的强度较小，柔性较差，容易破裂，限制了其应有范围。其四，碳纤维纸的电热转换效率较低，不利于节能环保。

有鉴于此，确有必要提供一种空心热源，该空心热源加热效率高、强度韧性大、寿命长、成本较低、可应用于宏观和微观器件，实际应用性能好。

发明内容

一种空心热源，其包括：一空心基底；一加热层，该加热层设置于空心基底的表面；以及至少两个电极间隔设置，并分别与该加热层电连接，其中，所述加热层包括至少一碳纳米管长线结构。

与现有技术相比较，所述的空心热源具有以下优点：第一，碳纳米管长线结构的直径可以控制在宏观或微观范围，既可以应用于宏观领域也可以应用于微观领域。第二，碳纳米管比碳纤维具有更小的密度，所以，采用碳纳米管长线结构的空心热源具有更轻的重量，使用方便。第三，碳纳米管的电热转换效率高，热阻率低，所以该空心热源具有升温迅速、热滞后小、热交换速度快的特点。

附图说明

图1为本技术方案第一实施例所提供的空心热源的结构示意图。

图2为图1沿II-II线的剖面示意图。

图3为本技术方案实施例的束状结构的碳纳米管长线的扫描电镜照片。

图4为本技术方案实施例的绞线结构的碳纳米管长线的扫描电镜照片。

图5为本技术方案第二实施例所提供的空心热源的结构示意图。

图6为图5沿VI-VI线的剖面示意图。

图7为本技术方案第三实施例所提供的空心热源的结构示意图。

图8为图7沿VIII-VIII线的剖面示意图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本技术方案空心热源。

请参阅图1及图2，本技术方案第一实施例提供一种空心热源100，该空心热源100包括一空心基底102；一加热层104，该加热层104设置于该空心基底102的内表面；一反射层108，该反射层108位于加热层104的外围，设置于该空心基底102的外表面；一第一电极110及一第二电极112，第一电极110和第二电极112间隔设置于加热层104的表面，并分别与加热层104电连接；一绝缘保护层106，该绝缘保护层106设置于加热层104的内表面。