本發(fā)明涉及新材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種無線加熱器。

背景技術(shù)：

電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體會發(fā)熱。這種由電流產(chǎn)生的熱，叫做電熱。由電產(chǎn)生的熱量，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象，叫做電熱。

一般而言，當(dāng)導(dǎo)體為金屬時，溫度越高電阻越大。因為，首先金屬之所以可以導(dǎo)電是因為其內(nèi)部有自由運動的電子(無規(guī)則)。當(dāng)溫度上升時，這些電子會加劇地來回振動，以致于阻礙電流。而對于非金屬物質(zhì)(部分半導(dǎo)體)而言，溫度越高電阻越小。原因是當(dāng)溫度上升時，其內(nèi)部電子運動加劇(但不會來回振動)，進而可以運載電荷。

可見電加熱最好是使用非金屬物質(zhì)以實現(xiàn)溫度可控且節(jié)能。

針對上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中尚無良好解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、制熱效率高且可控、節(jié)能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種無線加熱器，該無線加熱器包括：

電阻體、電連接在所述電阻體的端部的金屬件以及與所述金屬件連接的線圈；其中

所述電阻體包括基線和均勻附著在所述基線上的碳納米管。

進一步地，所述基線為聚酯復(fù)絲線。

進一步地，所述金屬件通過樹脂類導(dǎo)電粘結(jié)劑與所述電阻體的端部電連接。

進一步地，所述電阻體還包括樹脂材料，該樹脂材料與所述碳納米管混合或涂覆在所述電阻體的表面。

進一步地，所述樹脂材料為聚碳酸酯。

進一步地，所述碳納米管為多壁碳納米管。

進一步地，所述電阻體的電阻值為1000ω/cm。

通過上述技術(shù)方案，通過線圈可以產(chǎn)生感生電動勢，使電流能夠作用于包括基線和均勻附著在所述基線上的碳納米管的電阻體。含有碳納米管的電阻體具有性能穩(wěn)定、可塑性強的優(yōu)點，能夠適用于實現(xiàn)面加熱。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實施方式提供的無線加熱器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a是本發(fā)明一個示例實施方式提供的無線加熱器；

圖2b是圖2a中圓形測定銷的放大視圖；

圖3a-3b是本發(fā)明另一個示例實施方式提供的無線加熱器；

圖4是本發(fā)明再一個示例實施方式提供的無線加熱器；

圖5是本發(fā)明再一個示例實施方式提供的無線加熱器；以及

圖6是一個示例的受溫度變化影響電阻值變化的曲線圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明實施方式提供的無線加熱器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實施方式提供的無線加熱器可以包括：電阻體100、電連接在所述電阻體100的端部的金屬件200以及與所述金屬件連接的線圈(未示出)；其中所述電阻體100包括基線101和均勻附著在所述基線101上的碳納米管102。

本發(fā)明實施方式中的碳納米管(cnt)可以通過分散成漿料，然后噴涂附著在基線101上，形成電阻體100。此cnt，通過碳同素體形成，因此具有半導(dǎo)體的特性，也顯示出石墨烯等同樣的特性。通過將cnt分散，并附著于聚酯纖維線，可以使線上擁有均勻的電阻。該電阻體可以由于cnt具有的上述特性，而適合作為無線加熱器使用。此加熱器具有負(fù)溫度特性，并具有優(yōu)良的柔性特征，可以加工成各種各樣的形狀，也是最適合用來構(gòu)成表面加熱器(加熱矩陣)。在實施方式中所采用的示例的電阻體的電阻值為1000ω/cm。

其中本發(fā)明實施方式提供的電阻體的電阻變化關(guān)系式如下：

δr＝kδt(1)

其中，δr為電阻變化量、δt為溫度變化量、k為系數(shù)且為負(fù)值。

通過實施方式提供的電阻體的上述特性，溫度變化可以導(dǎo)致電阻變化，進而可以通過線圈(例如，感應(yīng)線圈)供電，以在溫度升高時提供更大的電流用于加熱。

在常溫下，上述電阻體具有一定的電阻值，且具有隨溫度降低，電阻值變大，隨溫度升高，電阻值變小的特性。并且，電阻值變化小，b常數(shù)顯示為低值，呈線性特性，從而加熱速度更快。

實施方式中，可以通過以下公式進行溫度計算：

該公式為攝氏溫度換算公式，tb為溫度變化前的溫度(攝氏度)，ta為加熱后溫度(開爾文)，rb為溫度變化前電阻體的電阻(ω)，ra為測試溫度時電阻體的電阻(ω)，b為常數(shù)。其中，b值可以通過實驗測定。例如，實驗可以在隔絕濕度變化的條件下，通過每10℃測量電阻體的電阻變化，通過解方程得到b值?？紤]到電阻傳感器會因產(chǎn)品而不同，因此可以根據(jù)材料的溫度變化及濕度變化的特性，與基準(zhǔn)電阻值相比，電阻體每單位設(shè)定b常數(shù)，從這一設(shè)定的b常數(shù)，傳感器電阻阻值的變化向電壓轉(zhuǎn)換，采用從b常數(shù)算出溫度的算法。b常數(shù)小，顯示為直線性，同時cnt具有耐熱性，因此其特征在于可進行高溫加熱。

在本發(fā)明的實施方式中，基線101可以為聚酯復(fù)絲線，例如材料為240dtex－48fll的聚酯復(fù)絲線。本公開中提供的電阻體，其因使用碳納米管材料，因此與金屬連接時，會具有多個接觸點，這樣的接觸，雖然對于材料自身的電阻值沒有影響，然而會對接觸電阻造成極大影響。因此，在本發(fā)明的實施方式中，使用樹脂系的導(dǎo)電膠來設(shè)置電阻體的接觸點。優(yōu)選地，金屬件200可以通過樹脂類導(dǎo)電粘結(jié)劑與所述電阻體的端部電連接。其中，舉例的金屬件的材料可以是銅、金等。

在實施方式中，所述電阻體還可以包括樹脂材料，該樹脂材料與所述碳納米管混合或涂覆在所述電阻體的表面。例如，所述樹脂材料可以為聚碳酸酯(熱傳導(dǎo)率：0.19w/m·k)，聚酯材料的使用可以降低濕度對無線加熱器電阻的影響。在優(yōu)選的實施方式一種，所述碳納米管為多壁碳納米管。

利用上述無線加熱器的特點，可以將其與感應(yīng)線圈或其他電源耦接以實 現(xiàn)加熱。利用不同形式的電阻體，可以構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)的無線加熱器。

圖2a示出了本發(fā)明一個示例實施方式提供的無線加熱器(感應(yīng)線圈未示出)。圖2a示出的無線加熱器采用螺線管型的無線加熱器，無線加熱器的電阻體為螺線管，其中所述螺線管的兩個端點各連接一個金屬件。在圖2a所示的實施方式中，金屬件為銅箔卷成的圓筒，電阻體卷曲在銅箔上固定，并且纏繞在插入圓筒中的鍍金圓形測定銷上。其實電阻體與圓形測定銷可以具有角栓連接的方式，然而角栓連接會破壞金屬體的纖維結(jié)構(gòu)，因此，在本發(fā)明的實施方式中，采用纏繞固定的方式。舉例的圓形測定銷的結(jié)構(gòu)如圖2b所示。

圖3a-3b是本發(fā)明另一個示例實施方式提供的無線加熱器(感應(yīng)線圈未示出)。其中圖3a為正視圖，圖3b為側(cè)視圖。如圖3a-3b所示，在實施方式中電阻體(或?qū)щ娎w維)為壓接在兩層絕緣基板之間的曲線，其中所述曲線的兩個端點各連接一個金屬件。金屬件為配線pad(板)或金屬配線，通過導(dǎo)電性樹脂粘結(jié)劑將電阻體與配線pad和金屬配線強力粘合。其中導(dǎo)電性樹脂粘結(jié)劑的電阻比電阻體的電阻低。所述絕緣基板的材料包括以下至少之一者：環(huán)氧樹脂、硅樹脂、碳化硅、氮化鋁以及聚碳酸酯。絕緣基板可以是聚乙烯材料，起到將電阻體與空氣隔絕和保護電阻體的作用。舉例的絕緣基板的材料的熱傳導(dǎo)率如下：環(huán)氧樹脂系(熱傳導(dǎo)率：0.3w/m·k)、硅樹脂系(熱傳導(dǎo)率：0.15w/m·k)、碳化硅(熱傳導(dǎo)率：200w/m·k)、氮化鋁(熱傳導(dǎo)率：150w/m·k)以及聚碳酸酯(熱傳導(dǎo)率：0.19w/m·k)。

在圖3a-3b所示的實施方式中，示出了一條電阻體(或?qū)щ娎w維)的情況，其中m＝20，n＝20，縱向?qū)щ娎w維根數(shù)n＝6，電阻值為12020ω。其中導(dǎo)電纖維的電阻值為1000ω/cm或100ω/mm。因此，電阻體的電阻值可以通過以下公式計算：

r＝n+(m×n)×100(3)

在不同的實施方式中，在絕緣基板與電阻體之間加入功能層可以實現(xiàn)對特定波長的濾除。例如，如圖4所示，在絕緣基板與電阻體之間加入紅外線截止濾光片，可以制成剪切紅外線類型的無線加熱器，防止紅外線散失，實現(xiàn)保溫。在其他實施方式中，可以例如加入紫外線截止濾光片，制成剪切紫外線類型的無線加熱器。

圖5是本發(fā)明再一個示例實施方式提供的無線加熱器(感應(yīng)線圈未示出)。在圖5所示的實施方式中，電阻體為等距網(wǎng)，其中所述網(wǎng)的每個節(jié)點連接一個金屬件。如圖5所示，將涂布于1kω線材上的cnt電阻體按照10×10的矩陣進行設(shè)置。此時，一邊的基準(zhǔn)電阻值變成設(shè)計電阻值的1/4。例如，求(100mm×100mm)的基準(zhǔn)電阻。根據(jù)坐標(biāo)(0,0)、坐標(biāo)(10,10)的合成電阻，可知道它的基準(zhǔn)電阻值為2.5kω，當(dāng)以坐標(biāo)(5,5)為基準(zhǔn)測定四角傳感器電阻值時，它的基準(zhǔn)電阻值變?yōu)?.25kω。也就是通過2點測定基準(zhǔn)電阻時，中間的電阻體合成電阻是最小的。所以以坐標(biāo)(0,0)為基準(zhǔn)時，坐標(biāo)(10,0)，坐標(biāo)(0,10)，坐標(biāo)(10,10)的阻值是均等的。換句話說，例如將連接電源(或感性線圈)的點設(shè)置在對角線上，就可以對整個面進行加熱。通過將這種矩陣細(xì)化，不僅可以加熱細(xì)小的面，還可以根據(jù)變化連接電源的點，對面的一部分進行加熱。

需要說明的是，圖5所示的實施方式僅示出了10×10的矩陣的形式，事實上，這種矩陣的構(gòu)成可以是無限大的。其電阻的計算可以如下式：

圖6示出了一個示例的受溫度變化影響電阻值變化的曲線圖。其中，將根據(jù)本發(fā)明實施方式的電阻體在2.54mm間隔的基板上，按照2.54mm×9間隔，2根并列排成矩陣狀，測定對角線間電阻受溫度變化引起的電阻變化。如圖6所示，通過使用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換(ref＝5v12bitad)，判斷可進行1℃ (或0.5℃)單位可控溫度加熱。

通過上述技術(shù)方案，提供了一種利用熱電阻效應(yīng)的無線加熱器，元件中的電阻體的基線可以根據(jù)溫度檢測要求被制作成任何合適的形狀，此外，碳納米管具有半導(dǎo)體的特性、比熱高、能實現(xiàn)寬范圍的溫度加熱。

使用附著有碳納米管的具有均勻電阻值的纖維狀材料，一方面可滿足形狀及加工性的需求，另一方面具有半導(dǎo)體的特點，比熱高，可實現(xiàn)大范圍的溫度加熱的同時，還具有可以在面上配置均勻電阻的特征。以前的熱敏電阻，通過多個或者通過熱傳導(dǎo)媒介(均勻金屬)進行測量，而本發(fā)明實施方式提供的無線加熱器，可以形成矩陣狀均勻配置的電阻矩陣，具有可進行面溫度加熱的特征。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。例如，可以將電阻體改變?yōu)閷?dǎo)電纖維。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。