專利名稱：納米陶瓷電熱涂層裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種納米陶瓷電熱涂層裝置，尤其是利用由薄膜態(tài)的陶瓷介電材料及納米導電熱材料組成的納米電熱薄膜，增加有效導電率并且降低電阻值來快速地加熱。
背景技術(shù)：
電發(fā)熱技術(shù)從創(chuàng)作至今已經(jīng)超過百年，主要加熱的主要裝置為電熱絲，制作電熱絲的電熱合金材料可分為二大類一類是鐵鉻鋁合金系列，另一類是鎳鉻合金系列。鐵鉻鋁合金(lCrl3A140 Cr25A15 0Cr21A160Cr21A16Nb 0Cr27A17Mo2 等)系列其使用溫度高，最高使用溫度可達1400度，使用壽命長、表面負荷高、抗氧化性能好、電阻率高，價格便宜等優(yōu)點。同時也有明顯的缺點，主要是高溫強度低，隨著使用溫度升高其塑性增大，組件易變形，不易彎曲和修復。鎳鉻電熱合金(Cr20Ni80)系列最主要的優(yōu)點是高溫時其抗張強度，雖然較“鐵鉻鋁”材質(zhì)為高，高溫使用下不易變形，其結(jié)構(gòu)不易改變，塑性較好，易修復，其輻射率高，無磁性，耐腐蝕性強，使用壽命長等。但其相對的缺點是由于采用較為稀缺且價格較高的鎳金屬材料制成，故該系列產(chǎn)品價格高出鐵鉻鋁最多達幾倍，使用溫度也較鐵鉻鋁合金低。無論哪一種電熱絲它們的發(fā)熱機理是相同的，其電熱轉(zhuǎn)換效率很難突破90 %的電熱轉(zhuǎn)換效率，也就是電熱絲通電時，產(chǎn)生的熱能量與所消耗的電能量的比值，另外，傳統(tǒng)電熱絲因為熔點高達1300°C以上，所以生產(chǎn)時需要加溫到熔點以上的溫度，能耗非常大，同時防止重金屬污染也將提高成本。所以傳統(tǒng)電熱絲的綜合能耗相當巨大，在節(jié)能、環(huán)保呼聲日益高漲的今天，需要一種能耗效率更高、成本更低、應(yīng)用方法更簡單的電發(fā)熱技術(shù)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的是提供一種納米陶瓷電熱涂層裝置。本實用新型所述的納米陶瓷電熱涂層裝置包含一絕緣基座、納米電熱薄膜以及至少二導電接點，絕緣基座可以為平板狀、管狀、柱狀，納米電熱薄膜設(shè)置于絕緣基座的一表面上，是由介電材料、納米導電熱材料以及固化材料所組成，至少二導電接點設(shè)置于該納米電熱薄膜上，用以透過導線連接一電源的正極及負極，當該至少二導電接點透過導線與電源的正極及負極連接時，納米電熱薄膜能夠迅速的產(chǎn)生熱能。該納米電熱薄膜中的介電材料的介電常數(shù)在900 1800W/M的范圍，包含鈦酸鋇(BaTi03)、鈦酸鍶(SrTi03)、鋯鈦酸鉛(Pb (ZrTi) 03, PZT)、氮化鋁(AlN)、碳化硅(SiC) 等，作為產(chǎn)生阻抗發(fā)熱的物質(zhì)，而納米導電熱材料主要為納米碳管或石墨烯，用以快速地將熱導入/輸出，固化材料為氧化鐵、氧化鋁、氧化鉻、氧化鈉、氧化鉀、氧化硅、氧化鍶的至少其中之一，其中該介電材料占總重量的10% 35%，而納米導電熱材料占總重量的30 60%，使該納米電熱膜20的總電阻率在4X10-4 Ω · cm以下，該納米導電熱材料及該介電材料可以依照所需的發(fā)熱功率來調(diào)整比例，而該絕緣基座的材料也可依照所需發(fā)熱的溫度
3產(chǎn)生范圍來選擇。該至少二導電接點可以為銀膠、銅膠、金膠、碳膠、石墨膠等各種導電膠所形成。該裝置進一步包含一溫控裝置，該控制芯片與電源的正負極連接，并透過導線與至少二導電接點連接，用以偵測該納米電熱薄膜的溫度，并控制電流的開路或斷路，以免造成過熱。本實用新型的特點在于，納米電熱薄膜為準納米級的金屬氧化物透明導電膜，具有優(yōu)良的耐酸堿腐蝕、與石英、黃玉相當?shù)母哂捕?、電阻率低?Χ10-4Ω -cm以下、功率密度可達40W/cm2、可見光透過率大于93%、安全工作溫度高達650°C、使用壽命長達5萬小時、將近98. 2 %的電熱能轉(zhuǎn)換效率，且制作過程只需要低于800°C的工業(yè)中溫環(huán)境，與現(xiàn)有技術(shù)的鎳鐵鋁等合金所制程的加熱管或電熱絲相比，本實用新型具有，能夠在短時間達到瞬間加熱的功效，而可以節(jié)省電能，而可以大量使用于工業(yè)用或家庭用的電器加熱裝置中， 例如洗衣機的加熱管、熱水壺、電爐等。更進一步地，此裝置所占的體積更小，而能減少原有電熱絲或加熱管的重量，有助于產(chǎn)品輕量的設(shè)計，并間接制作過程的功耗及減少后續(xù)的輸送成本。

圖1為本實用新型的納米陶瓷電熱涂層裝置第一實施例的剖面示意圖。圖2為本實用新型的納米陶瓷電熱涂層裝置第二實施例的剖面示意圖。
具體實施方式
以下配合說明書附圖對本實用新型的實施方式做更詳細的說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員在研讀本說明書后能據(jù)以實施。參閱圖1，為本實用新型的納米陶瓷電熱涂層裝置第一實施例的剖面示意圖。如圖 1所示，本實用新型的納米陶瓷電熱涂層裝置1包含一絕緣基座10、一納米電熱薄膜20以及至少二導電接點30，絕緣基座10可以為平板狀、管狀、柱狀，納米電熱薄膜20設(shè)置于絕緣基座10的一表面上，是由一介電材料、一納米導電熱材料以及一固化材料所組成，至少二導電接點30設(shè)置于該納米電熱薄膜20上，用以透過導線連接一電源的正極及負極，當該至少二導電接點30透過導線與電源的正極及負極連接時，納米電熱薄膜20能夠迅速的產(chǎn)生熱能。該納米電熱薄膜20中的介電材料，介電常數(shù)在900 1800W/M的范圍，主要為鈦酸鋇、鈦酸鍶、鋯鈦酸鉛、氮化鋁、碳化硅等，作為產(chǎn)生阻抗發(fā)熱的物質(zhì)，而納米導電熱材料主要為納米碳管或石墨烯，用以快速地將熱導入/輸出，固化材料為氧化鐵、氧化鋁、 氧化鉻、氧化鈉、氧化鉀、氧化硅、氧化鍶的至少其中之一，其中該介電材料占總重量的 10% 35%，而納米導電熱材料占總重量的30 60%，該納米電熱膜20的總電阻率在 4 X 10-4 Ω 以下。該納米導電熱材料及該介電材料可以依照所需的發(fā)熱功率來調(diào)整，而該絕緣基座10的材料也可依照所需發(fā)熱的溫度產(chǎn)生范圍來選擇。該至少二導電接點30可以為銀膠、銅膠、金膠、碳膠、石墨膠等各種導電膠所形成。參閱圖2，為本實用新型的納米陶瓷電熱涂層裝置第二實施例的剖面示意圖。本實用新型的第二實施例與第一實施例相比，進一步包含了一溫控裝置40，該溫控裝置40與電源的正負極連接，并透過導線與至少二導電接點30連接，用以偵測該納米電熱薄膜的溫度，并控制電流的開路或斷路，以免造成過熱。本實用新型的特點在于，納米電熱薄膜為準納米級的金屬氧化物透明導電膜，具有優(yōu)良的耐酸堿腐蝕、與石英、黃玉相當?shù)母哂捕?、電阻率低?Χ10-4Ω -cm以下、功率密度可達40W/cm2、可見光透過率大于93%、安全工作溫度高達650°C、使用壽命長達5萬小時、將近98. 2 %的電熱能轉(zhuǎn)換效率，且制作過程只需要低于800°C的工業(yè)中溫環(huán)境，與現(xiàn)有技術(shù)的鎳鐵鋁等合金所制程的加熱管或電熱絲相比，本實用新型具有，能夠在短時間達到瞬間加熱的功效，而可以節(jié)省電能，而可以大量使用于工業(yè)用或家庭用的電器加熱裝置中， 例如洗衣機的加熱管、熱水壺、電爐等。更進一步地，此裝置所占的體積更小，而能減少原有電熱絲或加熱管的重量，有助于產(chǎn)品輕量的設(shè)計，并間接制作過程的功耗及減少后續(xù)的輸送成本。以上所述僅為用以解釋本實用新型的較佳實施例，并非企圖據(jù)以對本實用新型做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的創(chuàng)作精神下所作有關(guān)本實用新型的任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本實用新型意圖保護的范疇。
權(quán)利要求1.一種納米陶瓷電熱涂層裝置，其特征在于，包含一絕緣基座；一納米電熱薄膜，設(shè)置于該絕緣基座的一表面上，由一介電材料、一納米導電熱材料以及一固化材料所組成；以及至少二導電接點，以一導電膠所形成，設(shè)置于該納米電熱薄膜上，用以透過導線連接一電源的一正極及一負極，其中，該介電材料占總重量的10% 35%，而該納米導電熱材料占總重量的30 60%，該納米電熱薄膜的電阻率在4Χ10-4Ω · cm以下。
2.如權(quán)利要求1所述的納米陶瓷電熱涂層裝置，其特征在于，該介電材料的介電常數(shù)在900 1800W/M的范圍。
3.如權(quán)利要求2所述的納米陶瓷電熱涂層裝置，其特征在于，該介電材料包含鈦酸鋇、 鈦酸鍶、鋯鈦酸鉛、氮化鋁、碳化硅的至少其中之一。
4.如權(quán)利要求1所述的納米陶瓷電熱涂層裝置，其特征在于，該納米導電熱材料包含納米碳管以及石墨烯的至少其中之一。
5.如權(quán)利要求1所述的納米陶瓷電熱涂層裝置，其特征在于，進一步在該電源及該至少二導電接點之間設(shè)置一溫控裝置，用以感測該納米電熱薄膜的溫度及控制電流的開路或斷路。
6.如權(quán)利要求1所述的納米陶瓷電熱涂層裝置，其特征在于，該絕緣基座為平板狀、管狀或柱狀。
7.如權(quán)利要求1所述的納米陶瓷電熱涂層裝置，其特征在于，該導電膠為銀膠、銅膠、 金膠、碳膠、石墨膠的至少其中之一。
8.如權(quán)利要求1所述的納米陶瓷電熱涂層裝置，其特征在于，該固化材料為氧化鐵、氧化鋁、氧化鉻、氧化鈉、氧化鉀、氧化硅、氧化鍶的至少其中之一。
專利摘要本實用新型公開了一種納米陶瓷電熱涂層裝置，該裝置包含絕緣基座、納米電熱薄膜以及導電接點，納米電熱薄膜由介電材料、納米導電熱材料以及固化材料所組成，二導電接點設(shè)置于納米電熱薄膜上，用以透過導線連接電源的正極及負極。進一步可以在電源及導熱接點之間設(shè)置一溫控裝置，以控制加熱的電流的通路或斷路，本實用新型高電熱能轉(zhuǎn)換效率，在短時間能達到加熱的功效，而可以節(jié)省電能、減少原有電熱絲或加熱管的重量，并間接減少后續(xù)的輸送成本。
文檔編號H05B3/10GK202160293SQ20112012389
公開日2012年3月7日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者陳祖望 申請人:東莞市艾爾莎光電科技有限公司, 艾爾莎光電科技股份有限公司