[发明专利]一种纳米微晶格相分离电热材料及其制备方法

说明书

本发明涉及电热材料技术领域，具体涉及一种纳米微晶格相分离电热材料及其制备方法。包括：基体层、过渡层、微晶格电热层和绝缘隔热层，所述基体层、过渡层、微晶格电热层和绝缘隔热层顺序叠放，所述基体层为硅基体层，所述过渡层为3‑5μm厚的碳化硅过渡层，所述微晶格电热层为由钛、稀土氧化物、钨单质纳米粉粒依次沉积在过渡层上形成钛层、稀土氧化物层和钨层。纳米微晶格相分离电热材料通过将纳米钛和纳米钨沉积在过渡层上，在钛层和钨层之间喷涂稀土氧化物阻碍纳米钛和纳米钨导电过程中的位错运动，提高了电热转化效率；通过在基体层和微晶格电热层之间增加碳化硅过渡层，使得纳米微晶格相分离电热材料能够迅速升温。

技术领域

本发明涉及电热材料技术领域，具体涉及一种纳米微晶格相分离电热材料及其制备方法。

背景技术

电热技术是目前使用非常广泛的热能提供手段，尤其在家居采暖、工农业保温防护等领域应用非常广泛。现有技术中对于电热材料一般为两种，一种是金属电阻丝等导线类的加热元件，比如现有电地暖、电热毯等采用的金属电阻丝、碳纤维发热电缆等。通过这种线缆加热，最终都需要转化为面状加热，但从线棒状加热元件到面状发热面，因线与面的接触面积小，是典型热传导不利界面结构，其中形成巨大的接触热阻，极大阻碍了热能利用率；另一种是通过将多种发热材料通过粘合剂混合而成，喷涂在基板上，这种电热材料在高温下各种材料之间容易发生电离和化学反应，长时间使用容易导致发热能力下降，使用寿命较短；科学研究发现，两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜会产生明显量子限制效应的电子或空穴的势阱，这类结构被称为超晶格结构，超晶格结构目前多数被用在了热电材料上，研究如何将热能转化为电能，科学还研究发现，将两种特定的重金属纳米薄膜经过稀土氧化物的作用下在通电后电热性能极为优良，并且能在低电压的情况下就能够进行电热作用，研究人员将此类称为微晶格结构，微晶格结构是一种极具有潜力的电热结构，微晶格结构主要运用在电热材料方面。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足和缺陷，提供一种发热均匀，导热效果好，各物质之间成分稳定的纳米微晶格相分离电热材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种纳米微晶格相分离电热材料，包括：基体层、过渡层、微晶格电热层和绝缘隔热层，所述基体层、过渡层、微晶格电热层和绝缘隔热层顺序叠放，所述基体层为硅基体层，所述过渡层为3-5μm厚的碳化硅过渡层，所述微晶格电热层为由钛、稀土氧化物、钨单质纳米粉粒依次沉积在过渡层上形成钛层、稀土氧化物层和钨层。

具体的，所述钛层与钨层厚度比为2:1，所述钨层厚度为5-10nm。

具体的，所述稀土氧化物以重量份计为：氧化钇25份、氧化铈16份和氧化镧11份均匀混合，稀土氧化物层厚度为2-4nm。

具体的，所述微晶格电热层在过渡层上叠加多层，叠加多层所述微晶格电热层层数为1-5层。

具体的，所述绝缘隔热层为绝缘隔热涂料涂抹而成，所述绝缘隔热涂料配方其组成及重量配比按份计含有：二氧化硅72份、氧化铝20份、氧化铁1份、氧化镁2份、氧化钙1份、氧化钠1份、氧化钾1份、环氧树脂30份、间苯二胺2份和己二胺1份。

一种用以制备纳米微晶格相分离电热材料的制备方法，其制备方法包括如下步骤：

(1)将硅基体用乙醇清洗4次，烘干，加热基体至温度达到600℃，用高纯氮气将硅基体吹净。

(2)将碳化硅纳米粉粒通过湿法球磨获得水基碳化硅复合纳米胶体，采用喷雾造粒工艺将水基胶体制成微米级团聚型粉末，将喷雾造粒后的碳化硅复合纳米粉体进行热处理，将热处理后的碳化硅利用喷涂设备喷涂至硅基体上形成过渡层。