[发明专利]一种基于金属纳米线薄膜的非矩形面加热器

说明书

本发明公开了一种基于金属纳米线薄膜的非矩形面加热器，包括基底、导电功能膜、性能调节层以及导电电极。导电功能薄膜为位于所述基底上的由金属纳米线网格组成的导电通道，导电电极包括两条线状金属电极，以所述非矩形面加热器内接的最大面积矩形的相对一组边所分别包络的所述非矩形面加热器的边沿为所述两条线状金属电极分别的可分布位置。上述基于金属纳米线薄膜的非矩形面加热器，能够应用于非规则面的加热，所形成加热区域均匀有效。

技术领域

本发明属于智能控温技术领域，涉及在不规则形状、曲面、弯折、震动等柔性应用需求下的加热器设计与应用，还涉及透明加热应用需求下的加热器设计与应用。

背景技术

热控器件在民用和军工领域发挥越来越重要的作用，如在汽车挡风玻璃、飞船舷窗、战机座舱盖等上面应用的视窗除雾除霜，在电子烟加热芯、红外诱饵中应用的不规则曲面控温等；而近年来随着科技的迅猛发展，无论军工还是民用领域都对智能化的追求越来越提升，例如一键快速视窗除雾。实现这些智能化要求需要一种不受形状限制的面加热器，通电后实现整个面的快速加热，而传统的通过离散分布的加热丝缓慢带动整个面升温的应用已不满足要求；特别地当加热同时有透光要求时，即透明加热器，更排除了传统加热丝的应用可能。在新兴的面加热器选材方面，金属纳米线薄膜相对金属氧化物薄膜和由金属纳米颗粒组成的金属网格在柔韧性方面、相对碳材料薄膜和有机导电薄膜在导电性方面优势显著。

目前关于金属纳米线薄膜加热器只有零星报道，报道中加热器均采用规则的矩形加热面；而实际应用中规则的矩形加热面非常少，亟需开发能适合各种环境的不规则非矩形面加热器，以满足实际应用需求，目前此类加热器尚无报道，也无专利保护。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于金属纳米线薄膜的非矩形面加热器，能够应用于非规则面的加热，所形成加热区域均匀有效。

技术方案：一种基于金属纳米线薄膜的非矩形面加热器，包括基底、导电功能膜、性能调节层以及导电电极；所述导电功能薄膜为位于所述基底上的由金属纳米线网格组成的导电通道；所述性能调节层为在所述导电功能膜上的卤化物后处理层；所述导电电极包括两条线状金属电极，以所述非矩形面加热器内接的最大面积矩形的其中一组对边所分别包络的所述非矩形面加热器的边沿为所述两条线状金属电极分别的分布位置。

进一步的，根据所述非矩形面加热器内接的最大面积矩形的两组对边分别确定的导电电极分布位置计算面加热器电阻，面加热器电阻等于薄膜方块电阻乘以电极间距与电极长度比值的倍数因子，所述电极间距等于该组对边距离，然后根据两组面加热器电阻选择所述导电电极的分布位置。

进一步的，所述金属纳米线为直径在10～100nm，长度与直径比值在100～5000的金、银、铜、镍及其合金纳米线中的一种或几种混合，所述薄膜方块电阻由所述导电功能膜的厚度控制，并在0.1-2000Ω范围内选择。

进一步的，所述性能调节层为用氯化物盐、溴化物盐、碘化物盐溶液中的一种或几种处理形成的无定形卤化金、银、铜、镍及其合金中的一种或几种；所用卤化物盐为钾、钙、钠、镁、锌、铁、锡中的一种或几种。

进一步的，所述面加热器用作柔性加热器时所述基底的材料选用聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚乙烯亚胺中的一种，基底厚度根据柔性度和加热器热响应速率在0.01～2mm范围内选择；所述面加热器用作透明加热器时所述基底在可见光区平均透过率不低于50％，包括所述面加热器用作柔性加热器时基底材料中的任一种，还包括刚性的玻璃或陶瓷基底，且平面的刚性基底和曲面的刚性基底均包括在内，基底厚度根据光学透过率和加热器热响应速率在0.01～20mm范围内选择。

进一步的，所述金属电极包括用蒸发、溅射、导电胶粘中任一方法制备的金、银、铜电极。