[发明专利]立体热源

说明书

技术领域

本发明涉及一种立体热源，尤其涉及一种基于碳纳米管的立体热源。

背景技术

热源在人们的生产、生活、科研中起着重要的作用。立体热源是热源的一 种，其特点为立体热源具有一立体结构，从而可将待加热物体设置于其内部进 行加热。由于立体热源可对待加热物体的各个部位同时加热，因此，立体热源 具有加热面广、加热均匀且效率较高等优点。立体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。

立体热源的基本结构通常包括一加热元件。现有的立体热源的加热元件通 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，采用金属丝作为加热元件具有以下缺点：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。

为解决金属丝作为加热元件存在的问题，碳纤维因为其具有良好的黑体辐 射性能，密度小等优点成为加热元件材料研究的热点。碳纤维作为加热元件时， 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元件 具有以下缺点：其一，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，同样具有寿命较短的缺点；其二， 碳纤维纸的电热转换效率较低，不利于节能环保。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种电热转换效率高，寿命较长的的立体热源。

一种立体热源，其包括一个加热元件及多个线状电极，多个线状电极分别 与所述加热元件电连接，所述的多个线状电极相互间隔设置；其中，所述的加 热元件设置于该多个电极的外围，以该多个电极为支撑体构成一个中空的三维 结构，待加热的物体设置于该中空的三维结构形成的内部空间中进行加热，该 加热元件包括至少一层碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个基本平行的碳纳米 管。

一种立体热源，其包括：一个加热元件；以及多个电极，该多个电极间隔 设置并与所述加热元件电连接，其中，所述的加热元件设置于该多个电极的外 围，以该多个电极为支撑体构成一个中空的三维结构，待加热的物体设置于该 中空的三维结构形成的内部空间中进行加热，所述的加热元件包括至少一自支 撑的碳纳米管结构，该自支撑的碳纳米管结构包括多个碳纳米管首尾相连且通 过范德华力连接。

与现有技术相比较，所述的立体热源具有以下优点：第一，由于碳纳米管 具有较好的强度及韧性，碳纳米管结构的强度较大，碳纳米管结构的柔性好， 不易破裂，使其具有较长的使用寿命。第二，碳纳米管结构中的碳纳米管均匀 分布，碳纳米管结构具有均匀的厚度及电阻，发热均匀，碳纳米管的电热转换 效率高，所以该立体热源具有升温迅速、热滞后小、热交换速度快的特点。

附图说明

图1为本发明第一实施例所提供的立体热源的结构示意图。

图2为图1沿II-II线的剖面示意图。

图3为本发明第一实施例的立体热源所使用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图4为本发明第一实施例的立体热源所使用的碳纳米管膜的结构示意图。

图5为本发明第二实施例的立体热源的结构示意图。

图6为沿图5中VI-VI线的剖视图。

图7为沿图5中VII-VII线的剖视图。

图8为本发明第三实施例的立体热源的结构示意图。

图9为沿图8中IX-IX线的剖视图。

具体实施例

以下将结合附图详细说明本发明的立体热源及其制备方法。

请参阅图1及图2，为本发明第一实施例提供一种立体热源100。该立体热 源100包括一中空的三维支撑结构102，一加热元件104，一第一电极110及一 第二电极112。该加热元件104设置于该中空的三维支撑结构102的外表面。该 第一电极110和第二电极112分别与加热元件104电连接，用于使所述加热元 件104与电源电连接。