[发明专利]一种柔性电致远红外发射加热丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性电致远红外发射加热丝，能把电能高效率的转化为远红外射线，尤其是其波长峰值在7-14微米内，适用于加热、取暖、干燥和热疗，尤其适用于对波长范围和耐弯折要求高的可穿戴性远红外理疗产品。

背景技术

远红外线是一种波长范围在3微米到1000微米的电磁波，它是热能一种辐射方式并且它的传播不需要介质。由于远红外线，尤其是波长峰值在7-14的波长范围内，易于被水分子吸收并且被激活，所以远红外线对地球生物至关重要，称之为生长的生命线。物体能够很好的吸收某一波段的远红外线，那么它在发射的远红外线也在这个波段范围内。人体发射的远红外线波长峰值在9微米左右，所以这样的远红外线也更利于人体吸收，这种波长的热能辐射会激活人体的水分子，增强新陈代谢，同时给人一种舒适的温暖的感觉而不是向短波长的那种灼伤感。远红外线在供暖，干燥和理疗等领域有着广泛的用途，远红外线传播的是热能，所以对生物体没有像其他电磁波一样有破坏作用，并且太阳的能量有一半是以远红外能量来到地球表面，与生物的生长息息相关。绿色环保和追求自然已经越来越多的被人们所共识，所以发展新的先进的远红外技术是至关重要的。

电加热丝就是把电能转化为热能的一种材料，又称为焦耳发热，电子在电场的作用下运动时和原子或者分子发生碰撞，导致原子或者分子能量增加，在宏观上就表现为温度的升高。传统的电加热丝一般由简单的含一种到两种的金属合金构成。另外一种是碳发热丝，又碳纤维或者含有碳纤维的复合材料构成。

传统的电加热丝，一般需要较高的电压才能产生足够的热量，并且发射出来的射线波长峰值较短，只有很小一部分能量分布在远红外区域，特别是在7到14微米这个范围，发射率低，作为远红外加热用途，效果不理想，并且造成很大的能源浪费，并且这些金属加热丝易老化、易折断、不易弯曲，对于很多应用有很大的局限性。碳发热丝在柔韧性和发射率方面有了很大的提高，虽然发射的远红外线峰值在7-14微米以内，但是碳材料本身的电阻具有负的温度系数，就是说电阻随着温度的升高会降低，造成碳材料发热丝有过热甚至燃烧的危险，并且碳发热丝提供的电阻率高，电阻值范围非常小，电阻值不均匀，都局限了碳发热丝的应用。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种柔性电致远红外发射加热丝，采用了纳米合金多重复合材料，解决了传统金属发热丝易老化、易折断、柔韧性低的缺点，在低电压下(例如直流3V-24V)也可以工作，并且可以高效率的把电能转化为热能，并且通过远红外线的方式发射出来，并且拥有高的发射率。

本发明提供的柔性电致远红外发射加热丝，由纳米Cu-Ni合金丝、纳米Fe-Ni合金丝、纳米Ni-Gr合金丝中的两种纳米合金丝与复合纤维丝组合制成。制成所述加热丝的各种纳米合金丝的数量为单根或多根。

本发明所述纳米Cu-Ni合金丝中的铜的重量百分比范围为1-45wt％；纳米Cu-Ni合金丝的直径小于100μm，电阻率为0.03-0.30μΩ·m，Cu-Ni合金丝具有的低电阻率和低温电阻系数，提供良好的抗氧化和化学腐蚀性。

本发明所述纳米Fe-Ni合金丝中的铁的重量百分比范围为30-50wt％；纳米Fe-Ni合金丝的直径小于100μm，电阻率为0.19-0.36μΩ·m。Fe-Ni合金在室温至约250℃的范围内具有非常低的热膨胀，并且具有延展性，机械加工性类似于奥氏体不锈钢。此外，Ni-Fe合金丝具有高温电阻系数(正温度系数，PTC)，当导线的温度约为250℃时，元件电阻加倍，功率输出减半，避免过热和降低能耗特别有用。

本发明所述纳米Ni-Gr合金丝中的铬的重量百分比范围为10-30wt％；纳米Ni-Gr合金丝的直径小于100μm，电阻率为0.72-1.12μΩ·m，Ni-Cr合金具有高电阻率、高强度、高延展性，抗氧化性和高温稳定性以及耐水性。