CN101147209B - 包括电缆的电子装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电子装置，包括复合材料。所述复合材料包含导电材料与绝缘材料的混合物。使所述导电材料在复合材料内取向成为，使得所述复合材料沿第一方向的电阻率不同于所述复合材料沿垂直于第一方向的第二方向的电阻率。

Description

包括电缆的电子装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及电子装置，具体地说，涉及一种包含导电材料与绝缘材料之混合物这样一种材料的电子装置，以及该种装置的制造方法。所述材料特别适用于电缆，如加热电缆。

背景技术

加热电缆大体可分成两类，即并联电阻型的和串联电阻型的。串联电阻加热电缆通常包括嵌入绝缘材料中的一个或多个纵向延伸的电阻丝，所挑选的绝缘材料能够耐受住电缆的工作温度。

在并联电阻型电缆中，通常两个绝缘的导体(称为母线)沿电缆纵向延伸。电阻加热元件与两个母线电接触。

并联加热元件通常采取两种形式当中的一种。这种元件可以是围绕导体螺旋缠绕的电阻加热丝，使其沿纵向延伸的导体相隔一段距离而有选择地电连接。这样就产生了一系列沿电缆长度方向间隔开的短加热区。加热丝必须有选择地与导体电绝缘，而且还要被包在绝缘外壳内。

作为选择，所述加热元件可以采取在两个导体之间以挤压矩阵形式延伸，并与两个导体电接触的形式。通常，加热元件选择具有正电阻温度系数(即PTC性质)的半导体(即部分导电)材料。以致随着元件温度的升高，在导体之间电连接的材料的电阻增大，从而减小功率输出。这种功率输出随温度而变的加热电缆，被称作自调节或自限制加热电缆。

图1A表示一种典型的并联电阻自动调节加热电缆2。该电缆包括在两个并联电源导线4、6周围挤压而成的半导体聚合物基体8。所述导线4、6通常由比如铜这样的金属形成。使用时，在导线上连接电源。所述基体8作为加热元件。基体8通常是比如碳这样的导电填充材料与比如聚乙烯这样的绝缘材料的混合物。所述基体是半导体性的，因为基体的总体电阻率小于绝缘体的电阻率，但大于导体的电阻率。

常常是在基体8上挤压聚合物绝缘护套10。通常，增加一个导电性的外部编织层12(如镀锡铜编织层)，用于进行附加的机械保护和/或用作地线。这种编制层通常被热塑性外护套14所覆盖，用于提供附加的机械和腐蚀性保护。

图1B的示意图表示图1A中所示的并联电阻型电缆2形成的等效电路。按照功能性，可以将加热元件8有效地视作在两导线4、6之间并联连接的一系列电阻R。工作时，在导线4、6上加给电压V_s，由于加热元件材料8随后产生的欧姆加热，使电缆发热。

发明内容

本发明各种实施方式的目的在于，提供一种改进的加热电缆，它所包含的材料为导电材料与绝缘材料的混合物，这种电缆基本上克服或者减轻了无论此处是否提到的现有技术的一个或多个问题。具体而言，各种优选的实施方式的目的在于，提供一种更为廉价，而且更易于制造的加热电缆。其它的优选实施方式的目的还在于，提供具有改进的绝缘性质的加热电缆。

按照本发明的第一方面，提供一种电子装置，它包括：包含导电材料与不导电材料混合物的复合材料；其中，使导电材料在复合材料内的取向成为，使得复合材料沿第一方向的电阻率与复合材料沿实际上垂直于第一方向的第二方向的电阻率不同。

所述电阻率的幅值至少相差一个量级。

沿所述一个方向的电阻率可等于导体的电阻率，其他方向的电阻率可等于绝缘体的电阻率。

所述复合材料可以具有正电阻温度系数。

导电材料可以包括下面所述当中的至少一种：金属；球形碳；碳纤维；高结构化碳；碳纳米管，以及石墨。

在所述复合材料内，可以将导电材料设置成多个单独粒子，所述粒子可以为以下面所述的至少一种：球形的，结构化的，多层的或条形的。

所述装置可以包括电导线，该电导线具有沿导体延伸的纵轴，其中，将所述导电材料在复合材料中取向，使复合材料沿平行于纵轴的第一方向的电阻率，小于复合材料沿基本垂直于纵轴的第二方向的电阻率。

所述导线可以包括电缆。

所述装置可以为电加热电缆，它包括：加热元件；沿电缆延伸的纵轴；其中，将所述导电材料在复合材料中取向成为，使得所述复合材料沿平行于纵轴的第一方向的电阻率，与复合材料沿实际上垂直于纵轴的第二方向的电阻率不同。

所述加热元件可以包括所述的复合材料。

加热电缆可以为并联电阻型加热电缆，包括至少两个沿电缆长度延伸的电源导线，所述加热元件沿电缆且在导线之间延伸，并且并联连接在导线之间，其中，沿复合材料在导线之间延伸的方向，所述复合材料的电阻率小于复合材料沿第一方向的电阻率。

加热电缆可以为串联电阻型加热电缆，加热元件沿电缆纵向延伸，所述电缆包括至少两个与加热元件的各端连接的电源导线，其中，复合材料沿第一方向的电阻率，小于所述复合材料沿第二方向的电阻率。

可以将所述复合材料的至少一部分设置成基本密封的加热元件的外壳(sheath)。

所述外壳沿第二方向的电阻率基本上等于绝缘体的电阻率，从而外壳构成绝缘护套。

所述外壳沿第一方向的电阻率可以小于所述外壳沿第二方向的电阻率，从而可使用外壳接地。

可以将加热电缆安装到座椅上，并且作为座椅加热器。所说的座椅比如可以是车辆的座椅。

按照二方面，本发明提供一种制造电子装置的方法，所述方法包括如下步骤：提供包含导电材料与不导电材料之混合物的复合材料；将导电材料取向成为，使得所述复合材料沿第一方向的电阻率与复合材料沿实际上垂直于第一方向的第二方向的电阻率不同。

可以通过沿预定方向向复合材料加给预定的压力，而使复合材料取向，同时使绝缘材料至少部分被熔化。

可以使用硬模，通过挤压而使复合材料取向，所述硬模具有至少10mm的平台长度(land length)。

可以通过热轧和冷轧中的至少一种使复合材料取向。

可以通过沿预定方向向复合材料加给电场和磁场当中的至少一种，而使导电材料取向，同时使绝缘材料至少部分被熔化。

附图说明

以下将参照附图，仅通过示例来描述本发明的具体实施例，其中：

图1A是公知的并联电阻自调节加热电缆的部分切除后的透视图；

图1B为图1A加热电缆形成的等效电路示意图；

图2为本发明第一实施例并联电阻加热电缆的部分切除后的透视图；

图3A-3D分别为图2所示加热电缆的剖面图、平面图、剖面图和透视图，表示电缆的不同性质；

图4为本发明另一实施例串联电阻加热电缆的部分切除后的透视图；

图5表示用于形成如图2所示电缆的挤压头中的导线引导器和硬模；

图6A-6C分别表示图5所示导线引导器的侧剖图、平剖图和端部视图；

图7A-7C分别表示图5所示硬模的侧剖图、平剖图和端部视图。

具体实施方式

包含导电材料与绝缘材料混合物的复合材料是众所周知的。与整个材料的电阻率有关，这种复合材料可以是半导体性或导电性的。所述导电材料和绝缘材料通常是化学惰性的，也即导电材料和绝缘材料彼此不发生反应。

所述复合材料中的导电材料通常包括导电填充剂，如金属粉末、碳黑和石墨。在包含绝缘材料的基体内，所述导电填充剂通常为均匀分布并且是随机取向的。一般地说，使用比如热塑性或含氟聚合物作为绝缘材料。这种聚合物可以是高结晶性的。这种复合材料被广泛地用在导电产品中，应用在比如抗静电薄膜、防静电薄膜、电磁干扰屏蔽，以及比如自调节加热器中的半导体加热元件之类的应用中。

本发明的发明人已经认识到，可以使复合材料内的导电材料取向为，使得复合材料的电阻率随方向而变。

一般而言，导电材料独特的结构，或者原始粒子形状，通过常规的混合处理将其破坏，以构成复合材料。例如，在复合材料中，导电材料通常是均匀分布的，导电材料的每个凝块具有相同形状，如球形、分枝状或结构性、多层状，或棒形。这种凝块的尺寸通常是大分子。所说的术语分枝状或结构性并非必然指在原子标度上共价结合和分枝，而指的是松散地约束在一起的原子集合，在分子标度上有序化。这种原子的串或凝块可以互连，即分枝化或结构化，从而构成超结构。

譬如，碳黑是以球形形状以及股状存在的。另外，石墨是以多层形式存在的。

复合材料的电学性质将会随着导电材料凝块的浓度、分布和性质而改变。

本发明的发明人认识到，凝块的取向将会影响电阻率的方向性。例如，如果使用碳纤维材料作为复合材料内的填充物，而如果碳纤维中的大部分沿一个方向取向，则沿该方向的电阻率将较低。在与取向横切的方向上，电阻率将更高。换句话说，可以制造出具有各向异性电阻率，也即电阻率随方向而变的复合材料。

通过加给压力，可以实现导电材料的取向。导电材料趋于在基本垂直于外加压力延伸的平面中取向。在加给这样的压力时，绝缘材料如果不是处于熔化状态的话，也应当至少处于胶状。

例如，可由具有表1中所示原始配方的公知复合半导体材料制造定向的导电材料。

表1

复合物种类	配方		％(Wt/Wt)
				导电性	碳黑纤维浓缩物		71％
绝缘性	高密度聚乙烯(HDPE)		25％
				抗氧化剂	氧化锌		4％

在复合之后，碳纤维的净含量将减小到21.4％重量比。这里，将该种材料称作半导体复合物AA。可以利用以下三步过程来制造定向导电材料。

步骤1)加热：在钢模中将一堆半导体材料(长10cm，宽6cm，高10cm)加热到大约220℃接近5分钟(使绝缘材料变得相对可延展，因为刚好是在熔点以下)。

步骤2)加压：对样品加给压力。通过对60平方厘米(长10cm×宽6cm)的样品区域加给5吨重力，产生这种压力，并且在220℃下施加5分钟，使碳纤维取向。在加压之前，半熔化微粒的厚度约为10mm，在加压之后，得到厚度为2.5mm的均匀瓷花金属板。

步骤3)冷却：然后，使样品在空气中冷却，直至室温为止。材料的冷却速度至关重要。如果复合材料长时间保持可延展性，则可将经过取向的导电材料逐渐重新取向，从而变得不取向。因而，在取向的步骤之后，通常最好是相对较快地冷却复合材料，以防止复合物中的材料改变取向。

然后测量样品的电阻率。在平行于加给压力的方向，样品的电阻率近似为63Ωcm，而在垂直于加给压力的平面中，电阻率将会低得多，仅为1.85Ωcm。

因而，导电性碳纤维在垂直于加给压力平面的平面内取向。可以理解，通过(比如从两个或多个方向)适当加给压力，可按照需要将导电材料取向，以便仅在一个方向或多个预定方向上具有较大导电率。

本发明并不限于纤维形式的导电材料，如碳纤维。已经证实其他凝块和粒子形状也表现出相似的效果。例如，球形碳黑表现出相同的对外加电压的定向性。在碳黑中，认为是由于球形碳凝块构成珍珠项链型结构的原因。

可以将其有利地应用于若干可能的应用中，包括加热电缆在内的电子设备中。

例如，在许多应用中，希望半导体复合材料具有预定的导电率(电阻率的倒数)。例如，在并联电阻加热电缆中，需要构成加热的半导体材料的导电率为预定值。以前，该预定值是通过向绝缘材料(一般是聚合物)中加入导电填充物，直至得到所需大小的导电率而获得的。但通过将半导体复合物中的导电材料取向，可以通过更低百分比的导电材料获得所需大小的导电率。通常，与导电材料或其他添加剂相比，绝缘材料具有更好的挤压和/或模制性质。从而，减少复合材料中导电材料的量，可以改善挤压或模制加工性能和生产率。另外，按照需要减少导电材料，使半导体复合材料更为廉价。

另外，通过适当控制取向的程度以及取向的方向，一般可以使半导体材料在一个方向起绝缘体的作用，在另一方向起导体的作用。这样就可以进行加热电缆的全新设计。例如，可以将并联电阻加热电缆制造成为，不仅加热元件是由复合材料形成的，而且绝缘外壳和导电性外编织物(或等效的导电包层)也由复合材料形成。

图2表示按照本发明第一实施例的并联电阻加热电缆102。电缆102包括两个纵向延伸的并联电源导线104、106。在两导线104、106的周围(特别是在中间)，挤压包含导电材料与绝缘材料之混合物的复合材料108。

导电材料是Cabot公司制造的，产品级别为BP 460的碳黑，这是球形碳的一种具体级别。

绝缘材料通常是聚合物载体，如高密度聚乙烯A，最终产品级别为2008SN60。

表2中表示出典型的复合物配方。

表2

复合物的种类	配方		％(Wt/Wt)
				导电性	碳黑		14％
绝缘性	高密度聚乙烯(HDPE)		80％
				抗氧化剂	氧化锌		6％

在加热元件108的周围，包围有绝缘护套110、导电性外护套112以及热塑性外护套114，以用于附加的机械和腐蚀性保护。

在这种特定实施例中，通过对加热元件108的在两个导线104、106之间延伸的部分加给压力，而形成加热元件108。基本垂直于两导线所处的平面加给压力。图3A用箭头A表示加给压力的方向。

连续向正在被挤出的加热元件108加给压力，同时加热元件仍然有延展性。结果，有如图3B中箭头B所示者，将导电填充物取向成为沿着二导线104、106之间的方向形成轮廓。

通常，加热电缆的长度如果不是数百米的话也会有数十米。图3C表示电缆102的典型横截面尺寸。电缆102通常宽度E＝9mm，总厚度D＝2mm，并且两导线104、108之间的厚度C＝1.5mm。

在制造试验中，在电缆上加给大约70巴的压力，同时使电缆的温度大约为180℃，并且以近似每分钟10米的速度挤出。结果，加热元件108的电阻率随方向而变，如图3B中所示。在两导线104、106之间的方向(图3中箭头1所示)，加热元件的电阻率近似为12kΩcm。沿电缆长度方向(图3D中箭头2所示)的电阻率为大约15kΩcm。加热元件108的垂直电阻率(如图3D中箭头3所示)为大约67kΩcm。因而可以理解，通过适当的施加压力(如大约200巴的压力)，可使复合材料(即构成加热元件的半导体材料)的电阻率随方向而定。

在许多情况下，将单独由聚合物形成绝缘护套110，单独由金属导体形成导电护套112。不过，在这种特定实施例中，这两个层都由包括导电材料与绝缘材料混合物的复合材料形成。更加优选的是，构成绝缘护套110的复合材料与构成导电材料112的复合材料相同。最为优选的是，使所述复合材料与构成加热元件108的复合材料相同。

在这种特定实施例中，由单独一个外壳构成绝缘护套110与导电护套112两者。将外壳形成为，使外壳沿电缆102长度(即图3D中箭头2所示的方向)的电阻率最低。这样可将护套112用作地线。与镀锡铜形成的常规导电外编织物相比，这种护套由于材料成本更低廉而更易于制造。另外，可以通过挤压处理来形成这种外壳，从而可以更为快速地进行制造(通常，就所覆盖的电缆的长度而言，挤压处理比编织处理快一个量级)。

为了使导电护套112同时也作为绝缘护套110，将导电材料在护套内取向，保证复合材料在径向方向上的电阻率较高，使护套起绝缘体的作用。

如果适当调节压力和用具，则能够在一个处理步骤中形成具有相关的绝缘包层和导电地包层的并联电阻加热电缆。可以利用一个共挤压机同时形成两个分离的层。

可以理解的是，本发明不仅可被应用于并联电阻加热电缆。图4表示串联电阻加热电缆120，其中由复合材料形成加热元件122。最好使复合材料具有正电阻温度系数。在这种特定实施例中，在沿电缆方向的纵向方向上复合材料122的电阻最低。这样可以使复合材料中所需的导电填充物的量最小，便于加热元件的挤压。将加热元件122封装到绝缘外壳124，导电外壳和以及外部绝缘护套128之内。对于图2中所示的并联电阻加热电缆，任何一个或多个外部护套或外壳均可由复合材料形成。另外，可以将这些外壳/护套中任何两层或多层的功能结合到由这种复合材料形成的单个外壳中。

如果在加给压力的条件下，在表面上缓慢地牵引复合材料，则导电材料将趋于对准导电材料的移动方向。

在挤压处理过程中更易于实现这种牵引技术。通常，挤压硬模内的平台区域大约为1或2mm。通过将平台区域增大一个量级，例如增大到至少10mm，更为优选的是增大到至少30mm，可以在复合材料上进行所述取向处理。试验表明，不仅仅复合材料内导电材料的表面成分被取向。相信这是由于在加热电缆内发生滑动机制，不同平面托曳相邻平面，使托曳机制影响加热元件中的导电材料。

图5表示用于实施这种挤压处理的导线引导器200和硬模250。图6更为详细地示出所述导线引导器200，图7则更为详细地示出所述硬模250。在硬模250内，平台区的长度为F。沿箭头G所示的方向进行挤压。所述的硬模适于制造并联电阻加热电缆(参见图3)。

图6A到6C分别表示导线引导器200的侧剖图、平剖图和端部视图。导线引导器200包括限定了内部空间215的锥体210。导线穿过内部空间215，并通过孔径222a、222b，沿方向G在方块220中牵引。导线引导器具有孔径212，用于容纳不均匀的复合材料，并且将材料注入导线引导器200与硬模250耦合时所形成的内部空间262中(图5中表示出内部空间262)。以预定的压力，比如约为50-55巴的压力注入材料。根据确切的复合材料(特别是绝缘材料的性质)，将材料预热到预定程度。

图7A到7C分别表示硬模250的侧剖图、平剖图和端视图。硬模250包括圆锥形内表面260，与导线引导器200一起构成内部空间262(参见图5)，而将不均匀复合材料注入内部空间262中。硬模250设有方块270，方块270具有孔径272，该孔径272的尺寸适于形成图3中所示形状的电缆。

导线引导器200和硬模250中的方块220、270用于限定相对孔径222a，222b和272。通过改变这些方块，易于改变所制造的电缆的种类以及电缆的形状。

在这种特定示例中，加有半导体复合物的碳纤维为半导体复合物A，其化学式如上所述。以每分钟10米的速度挤压产生电缆，在该过程中具有某一温度曲线图。在挤压过程中，通过导管输送材料，通过头部到达挤压硬模。最好，与支撑硬模的头部的温度相比，在为硬模送料的导管的起始处，材料处于较低温度(比如至少低30℃)。较低温度导致该处的材料粘性更大，增大了挤压过程中的压力。

硬模温度最好低于头部温度(比如至少低15℃)，从而离开硬模的材料粘性更大。从而压力被施加到挤出材料上，便于取向处理。

由于在注入时被加给压力，使材料通过孔径272被挤出。所述孔径272规定了加热元件的形状。所述材料通过导线引导器200的外表面210、硬模250的内表面260，经由两个圆锥形表面所限定的内部空间262受到引导。

对于上述复合材料和上述条件而言，这种硬模和导线引导器结构产生出并联电阻加热电缆，其加热元件的电阻率随方向极大地改变。例如，对于图3D中所示的方向而言，沿加热元件长度(方向2)的电阻仅为639Ωcm(该方向是进行托曳操作的方向)。不过，垂直电阻率(方向3)从大约6.5变到35MΩcm。加热元件宽度(方向1)上的电阻率大约为9到10kΩcm的中间值。

表3归纳出材料的具有代表性的范围和改变。可以利用所列出种类中的任何一种或多种中的所列材料中的任何一种或多种。

在上述实施例中，描述了加压挤出作为使导电材料取向的优选机制。不过，可以理解同样还可采用其他制造方法。

例如，可以使用其他方法来加给压力，以实现导电材料的所需取向。热轧和冷轧都是众所周知的制造技术。冷轧时，使用辊子进行处理(成型)，材料是冷却的；热轧时，辊子是热的，将所轧制的复合物进一步加热。热轧和冷轧方法都是通过施加压力而将材料成型。从而，可以使用热轧和冷轧，通过在预定方向向复合材料加给预定的压力，而使导电材料取向，同时绝缘材料至少被部分熔化。

可以理解，在压力作用下，由于材料中不同滑动平面的托曳作用导致材料被取向。从而，另一种技术通过具有冷(如硬模)表面而补偿托曳作用，并挤出材料(通过冷硬模)，使得材料被挤出的外表面是冷却的。这样因(硬模的)冷却表面而导致托曳作用，这是因为通过硬模挤出的材料的外表面受到冷却。

当然，也可以采用完全不同的方法使复合材料内的导电材料取向。例如，可以通过加给电场和/或磁场而使导电材料取向，或者改变复合材料内的分布。例如，如果导体是带电粒子，则可以通过电场使导体移动和/或取向。

在上面所述的制造技术当中的任何一种中，假设绝缘材料处于能够流动的温度，即高于软化点。另外，假设已将这样的温度施加给复合材料足够长的时间，从而导入通过材料中希望导电材料被取向的位置(即至少使材料的某些部分移动/流动)的流动条件。

如果复合材料是通过加压处理，由小球或材料的其他凝块制造而成的，则最好施加足够大小的压力足够长的时间，以便从复合材料去除空隙，即形成固体复合材料。诸如气泡的空隙会降低复合材料的性能。

同样可以理解，如果需要，也可以将上述方法中的一种或多种组合，提供所需结构的导体。

在复合材料内使导电材料取向之后，最好是随后以足够快的速度使复合材料冷却，防止导电材料的取向遭受损害。

对于处理技术而言，通常以每分钟1-50米的速度对电缆进行典型(例如挤压和热轧/冷轧)的处理(例如挤压)，而更具代表性的是每分钟7-30米。加压处理通常使用15到300巴范围内的压力。一般地说，加压技术将复合材料加热到高于软化点的温度，不过该温度低于材料分解点。

尽管上面的描述一般而言涉及并联电阻电加热电缆中使用的复合材料，但可以理解，本发明并不限于这种应用。特别是，本发明可以应用于任何电(包括电子)装置中，其中希望提供在一个方向的电阻率大于不同方向的导电率的材料。

例如，可以将材料形成为任何单独的连续电缆，沿着电缆的纵轴方向导电率最大(即从轴起径向的电阻率最大)。假设纵向电阻率是适当的，则使用这种电缆作为加热电缆。所需的实际纵向电阻显然将取决于加热电缆所需的具体应用。作为可供选择的方式，如果纵向电阻非常低，则这种结构可用于任何导电电缆，例如电力电缆，用于高压(10kV)电力电缆。在这两种情况下，径向导电率较低意味着，需要很少或者不需要外部绝缘包层。

具有正温度系数且径向具有较低导电率，而且具有适当纵向电阻的电缆的一种应用，是作为车辆座椅加热器。座椅加热器可以为串联电阻类型(即图4所示类型)，但不需要任何绝缘包层。座椅加热器比如可以包括具有正温度系数，且具有较低径向导电率和适当的纵向电阻的单根电缆，不设置任何材料或层。座椅加热器电缆可以与电源和通断开关连接，并且由于材料的正温度系数而具有自调节性。这种座椅加热器由于所使用的部件数量较少，因而制造起来较为廉价。

同样地，可以利用复合材料将众多电子部件中的任何两层或多层的功能结合起来。例如，通信和数据传输电缆经常具有导电外壳，作为屏蔽装置。从而，外壳被绝缘包层所包围。可以理解，外部外壳和绝缘包层(如果需要，实际上还有防止金属外壳/锥体与导体接触的内部绝缘包层)两者可以被具有随方向而定的导电率的单层复合材料所取代。

类似地，趋肤效应热跟踪系统通常可包括相对较大直径的外部金属管，具有沿管子中心而设的导体。内部导体被绝缘层所包围，将其与管子分隔开。内部导体和绝缘层两者可以被复合材料所取代。

另外，可以使用复合材料限定由绝缘材料所包围的任何导电路径，即在印刷电路中可以设置导电路径/绝缘层。通过在支撑衬底上将复合材料适当取向，可以实现这种印刷电路。实际上，可以使用复合材料作为任何导电路径。母线可以是电源电路中的恒压导体，或者作为选择可以为电子设备中保持恒定电势(例如0或地)的送电轨(supply rail)。可以利用复合材料形成母线。可以理解，复合材料沿母线的纵向长度方向将具有最大的导电率。通过插入一条或多条导线，每条导线在垂直于母线纵轴的各个平面内延伸，可与母线进行适当电连接。

此外，如果复合材料具有正电阻温度系数，则可以使用复合材料实现利用这种性质工作的任何所需电子装置。例如，通常电热调节器包括夹在两导电层之间的PTC层。整块通常包含在电绝缘外壳内。如上所述，具有正电阻温度系数的复合材料不仅可用于形成通常用在电热调节器内的PTC材料，而且还可以用作导电层和绝缘外壳。

表3

Claims (18)

1.一种电子装置，包括电缆，该电缆具有沿电缆延伸的纵轴，所述电缆包括：

复合材料，该复合材料包含导电材料与绝缘材料的混合物，该导电材料包括以下材料中的至少一种：金属、碳黑、碳纤维、纳米管和石墨；

其中，所述导电材料在复合材料内取向为，使得复合材料沿平行于所述纵轴的第一方向的电阻率与复合材料沿垂直于所述纵轴的第二方向的电阻率不同。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述电阻率的幅值至少相差一个量级。

3.如权利要求1所述的装置，其中，沿所述第一方向和第二方向中的一个方向的电阻率等于导体的电阻率，沿所述第一方向和第二方向中的另一方向的电阻率等于绝缘体的电阻率。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述复合材料具有正电阻温度系数。

5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述导电材料被设置成复合材料内的多个单独的粒子，所述粒子是如下所述的至少一种：球形的、结构化的、多层的或棒形的。

6.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述导电材料在复合材料内取向成为，使得复合材料沿平行于所述纵轴的第一方向的电阻率低于复合材料沿垂直于所述纵轴的第二方向的电阻率。

7.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述复合材料形成加热元件。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述电缆是并联电阻加热电缆，包括沿电缆长度延伸的至少两个电源导线，所述加热元件沿电缆延伸，且处于所述导线之间，并且在所述导线之间并联连接；

所述复合材料在所述至少两个电源导线之间并且垂直于所述纵轴的方向的电阻率小于所述复合材料沿第一方向的电阻率。 

9.如权利要求7所述的装置，其中，所述电缆为串联电阻加热电缆，其加热元件沿电缆纵向延伸，该电缆包括与加热元件的各端连接的至少两个电源导线；

所述复合材料沿第一方向的电阻率小于所述复合材料沿第二方向的电阻率。

10.如权利要求7所述的装置，其中，所述复合材料还形成封装加热元件的外壳。

11.如权利要求10所述的装置，其中，所述外壳沿第二方向的电阻率等于绝缘体的电阻率，从而所述外壳构成绝缘护套。

12.如权利要求9所述的装置，其中，所述电缆被装配到座椅上，作为座椅加热器。

13.如权利要求7所述的装置，其中，所述电缆是并联电阻加热电缆，包括沿电缆长度延伸的至少两个电源导线，所述加热元件沿电缆延伸，且处于所述导线之间，并且在所述导线之间并联连接；

所述复合材料沿垂直于所述纵轴的第二方向电阻率的大小，以及所述复合材料沿与所述纵轴平行的第一方向电阻率的大小小于沿第三方向电阻率的大小，其中，所述第三方向垂直于所述第一方向且垂直于所述第二方向。

14.如权利要求1所述的装置，其中所述碳黑是球状形状。

15.一种制造电子装置的方法，该电子装置包括电缆，该电缆具有沿电缆延伸的纵轴，所述方法包括如下步骤：

提供所述电缆，该电缆具有包含导电材料与绝缘材料混合物的复合材料，该导电材料包括以下材料中的至少一种：金属、碳黑、碳纤维、纳米管和石墨；

使所述导电材料取向成为，使得所述复合材料沿平行于所述纵轴的第一方向的电阻率不同于所述复合材料沿垂直于第一方向的第二方向的电阻率，

通过以下步骤使导电材料取向：

i)至少部分地熔化绝缘材料；

ii)在绝缘材料至少部分熔化的同时，沿预定方向向复合材料施加预 定压力；以及

iii)冷却复合材料，以防止导电材料的取向遭受损害。

16.如权利要求15所述的方法，其中，通过经由硬模进行挤压而使导电材料取向，所述硬模的长度至少10mm。

17.如权利要求15或16所述的方法，其中，通过热轧和冷轧中的至少一种使所述导电材料取向。

18.如权利要求15所述的方法，其中所述碳黑是球状形状。 

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