CN102056353A

CN102056353A - 加热器件及其制备方法

Info

Publication number: CN102056353A
Application number: CN2009101097126A
Authority: CN
Inventors: 王佳平; 范守善
Original assignee: Tsinghua University; Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-11
Also published as: US20110108545A1; JP5721995B2; JP2011103293A

Abstract

本发明涉及一种加热器件及其制备方法，该加热器件包括一第一电极、一第二电极以及一加热元件，该第一电极和第二电极间隔设置；其中，所述加热元件包括一第一基体、一第二基体、一第一粘结层、一第二粘结层及一碳纳米管结构，该碳纳米管结构设置在第一基体及第二基体之间并通过所述第一粘结层及第二粘结层分别与所述第一基体及第二基体结合，且该碳纳米管结构与所述第一电极及第二电极电连接。

Description

加热器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种加热器件及其制备方法。

背景技术

现有的加热器件一般包括一加热元件和至少两个电极，该至少两电极设置于该加热元件的表面，并与该加热元件电连接。当通过电极向加热元件通入电压或电流时，由于加热元件具有较大电阻，通入加热元件的电能转换成热能，并从加热元件释放出来，从而实现加热。现有技术通常采用金属丝或碳纤维编制形成的加热元件进行电热转换。然而，金属丝的强度不高易于折断，特别是弯曲或绕折成一定角度时更易于折断，因此应用受到限制。另外，以金属制成的加热元件所产生的热量是以普通波长向外辐射的，其电热转换效率不高，不利于节省能源。

采用碳纤维的加热元件通常在碳纤维外部涂覆一层防水的绝缘层用作电热转换的元件以代替金属电热丝。由于与金属相比，碳纤维具有较好的韧性，这在一定程度上解决了电热丝强度不高易折断的缺点。然而，由于碳纤维仍是以普通波长向外散热，故并未解决金属丝电热转换率低的问题。为了解决上述问题，采用碳纤维的加热层一般包括多根碳纤维热源线铺设而成。该碳纤维热源线为一外表包裹有化纤或者棉线的导电芯线。该化纤或者棉线的外面浸涂一层防水阻燃绝缘材料。所述导电芯线由多根碳纤维与多根表面粘涂有远红外涂料的棉线缠绕而成。导电芯线中加入粘涂有远红外涂料的棉线，一来可增强芯线的强度，二来可使通电后碳纤维发出的热量能以红外波长向外辐射，从而在一定程度上解决金属丝电热转换率低的问题。

然而，碳纤维强度不够大，容易破裂，从而导致采用该碳纤维的加热元件的耐用性不够好。另外，加入粘涂有远红外涂料的棉线提高碳纤维的电热转换效率，不利于节能环保。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种加热器件及其制备方法，该加热器件的耐用性好，电热转换效率高。

一种加热器件，其包括一第一电极、一第二电极以及一加热元件，该第一电极和第二电极间隔设置；其中，所述加热元件包括一第一基体、一第二基体、一第一粘结层、一第二粘结层及一碳纳米管结构，该碳纳米管结构设置在第一基体及第二基体之间并通过所述第一粘结层及第二粘结层分别与所述第一基体及第二基体结合，且该碳纳米管结构与所述第一电极及第二电极电连接。

一种加热器件的制备方法，其包括以下步骤：提供一第一基体，形成一第一粘结层预制体于该第一基体的一表面；提供一碳纳米管结构，将该碳纳米管结构铺设在所述第一基体表面覆盖所述第一粘结层预制体；间隔设置一第一电极和一第二电极于所述碳纳米管结构表面或两端；提供一第二基体及一第二粘结层预制体，将该第二粘结层预制体设置于所述第二基体与碳纳米管结构之间，进而形成一五层结构；以及热压上述五层结构。

与现有技术相比较，所述加热器件及其制备方法具有以下优点：第一，由于碳纳米管结构具有较好的强度及韧性，由碳纳米管结构组成的加热元件的强度较大，韧性较好，不易破裂，进而有利于提高所述加热器件的耐用性。第二，由于碳纳米管具有良好的导电性能以及热稳定性，且作为一理想的黑体结构，具有比较高的热辐射效率，故由碳纳米管组成的碳纳米管结构无需附加远红外涂料，具有电热转换效率高，升温迅速、热滞后小、热交换速度快的特点。

附图说明

图1是本发明实施例加热器件的结构示意图。

图2是本发明实施例加热器件中的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图3是本发明实施例加热器件的制备方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明提供的碳纳米管复合材料。

请参阅图1，本发明提供一种加热器件100。该加热器件100包括一第一电极130、一第二电极140以及一加热元件10，该加热元件10包括一第一基体102、一第一粘结层104、一第二基体122、一第二粘结层124及一碳纳米管结构110。该碳纳米管结构110分别通过所述第一粘结层104和第二粘结层124与所述第一基体102及第二基体122结合。所述第一电极130和第二电极140间隔设置并分别与所述碳纳米管结构110电连接。

所述第一基体102及第二基体122的材料可相同或不同，且均可由柔性材料或硬性材料组成。所述第一基体102及第二基体122可用于保护所述碳纳米管结构110。优选地，所述第一基体102的材料为绝热材料，如石英、金刚石、玻璃或陶瓷等，以利于整个加热器件100的保温，所述第二基体122的材料为导热材料，如金属等，以利于将碳纳米管结构产生的热量传导至被加热物体。所述第一基体102及第二基体122的材料包括聚合物、织物、金属、石英、金刚石、玻璃或陶瓷等。具体地，所述聚合物可包括聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，以及聚醚砜(PES)、纤维素酯、苯并环丁烯(BCB)、聚氯乙烯(PVC)及丙烯酸树脂等中的一种或多种。所述织物可包括棉、麻、纤维、尼龙、氨纶、聚酯、聚丙烯晴、羊毛和蚕丝等的一种或者几种的混合物。可以理解，当所述第一基体102及第二基体122中的至少一个为金属时，须确保所述碳纳米管结构110与所述第一基体102及第二基体122电绝缘。所述第一基体102及第二基体122的厚度可为1毫米～10厘米，具体可根据实际需求而定。所述加热器件100的热响应速度与所述第一基体102及第二基体122的厚度有关，所述第一基体102及第二基体122的厚度越大，所述加热器件100的热响应速度越慢；反之，所述第一基体102及第二基体122的厚度越小，则所述加热器件100的热响应速度越快。所述第一基体102及第二基体122可为一平面结构或一曲面结构，具体可根据实际需求制备。本实施例中，所述第一基体102及第二基体122为一平面结构，所述第一基体102及第二基体122的材料不同，该第一基体102的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，第二基体122的材料为金属。

所述碳纳米管结构110可包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线状结构及其结合。所述碳纳米管结构110可包括一个碳纳米管膜，或多个平行且无间隙铺设或/和层叠铺设的碳纳米管膜。所述碳纳米管结构110可包括多个平行设置、交叉设置或按一定方式编织的碳纳米管线状结构。所述碳纳米管结构110也可包括至少一碳纳米管线状结构设置在所述至少一碳纳米管膜表面。所述多个碳纳米管线状结构可平行设置、交叉设置或按一定方式编织设置在所述碳纳米管膜表面。所述碳纳米管结构110中的碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，所述双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米，所述多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。

所述碳纳米管膜包括均匀分布的碳纳米管，碳纳米管之间通过范德华力紧密结合。该碳纳米管膜中的碳纳米管为无序或有序排列。所谓无序是指碳纳米管的排列方向无规则。所谓有序是指碳纳米管的排列方向有规则。具体地，当碳纳米管结构包括无序排列的碳纳米管时，碳纳米管相互缠绕或者该碳纳米管结构为各向同性；当碳纳米管结构包括有序排列的碳纳米管时，碳纳米管的轴向沿一个方向择优取向排列，或者碳纳米管结构包括多个部分，每个部分中的碳纳米管的轴向沿一个方向择优取向排列，相邻两个部分中的碳纳米管可沿不同方向排列或相同方向排列。所谓择优取向是指碳纳米管结构中的碳纳米管在某一方向或几个方向上具有较大的取向几率，即碳纳米管结构中的碳纳米管的轴向基本沿一个方向或几个方向延伸。所述碳纳米管膜可为自支撑膜。具体地，所述碳纳米管膜可包括碳纳米管拉膜、碳纳米管絮化膜、碳纳米管碾压膜及长碳纳米管膜中的一种或多种。

所述碳纳米管拉膜包括多个基本相互平行且基本平行于碳纳米管拉膜表面排列的碳纳米管。具体地，所述碳纳米管拉膜包括多个所述碳纳米管通过范德华力首尾相连且基本沿同一方向择优取向排列，具体地，所述碳纳米管拉膜中的大部分碳纳米管的轴向基本沿一个方向延伸。所述碳纳米管拉膜可通过从碳纳米管阵列中直接拉取获得，为一自支撑结构。所谓“自支撑结构”即该碳纳米管拉膜无需通过一支撑体支撑，也能保持自身特定的形状。由于该自支撑结构的碳纳米管拉膜中大量碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使碳纳米管拉膜具有特定的形状，形成一自支撑结构。所述碳纳米管拉膜的厚度可为0.5纳米～100微米，宽度与拉取该碳纳米管拉膜的碳纳米管阵列的尺寸有关，长度不限。所述碳纳米管拉膜的扫描电镜照片请参见图2。具体地，每一碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段。该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段包括多个相互平行的碳纳米管，该多个相互平行的碳纳米管通过范德华力紧密结合。可以理解，通过将多个碳纳米管拉膜平行且无间隙铺设或/和层叠铺设，可以制备不同面积与厚度的碳纳米管结构。当碳纳米管结构包括多个层叠设置的碳纳米管拉膜时，相邻的碳纳米管拉膜中的碳纳米管的排列方向形成一夹角α，0°≤α≤90°。所述碳纳米管拉膜的结构及其制备方法请参见于2008年8月13日公开的，公开号为CN101239712A的中国发明专利申请公布说明书。

所述碳纳米管碾压膜包括均匀分布的碳纳米管。所述碳纳米管碾压膜可为各向同性或包括多个部分，碳纳米管在每个部分中沿一个方向择优取向排列，相邻两个部分中的碳纳米管可沿相同方向排列或沿不同方向排列。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管相互交叠。所述碳纳米管碾压膜可通过碾压一碳纳米管阵列获得。该碳纳米管阵列形成在一基底表面，所制备的碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与该碳纳米管阵列的基底的表面成一夹角β，其中，β大于等于0度且小于等于15度(0≤β≤15°)。优选地，所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管平行于所述基底或所述碳纳米管碾压膜的表面。依据碾压的方式不同，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管具有不同的排列形式。由于碳纳米管碾压膜中的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管碾压膜为一自支撑的结构，可无需基底支撑，自支撑存在。所述碳纳米管碾压膜及其制备方法请参见于2008年10月15日公开的，公开号为CN101284662A的中国发明专利申请公布说明书。

所述碳纳米管絮化膜的长度、宽度和厚度不限，可根据实际需要选择。所述碳纳米管絮化膜包括相互缠绕且均匀分布的的碳纳米管，碳纳米管长度可大于10厘米。所述碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，形成网络状结构。所述碳纳米管絮化膜各向同性。所述碳纳米管絮化膜中的碳纳米管为均匀分布，无规则排列，形成大量的微孔结构，微孔孔径为1纳米～10微米。所述碳纳米管絮化膜及其制备方法请参见于2008年12月3日公开的，公开号为CN101314464A的中国发明专利申请公布说明书。

所述长碳纳米管膜包括多个择优取向排列的碳纳米管。所述多个碳纳米管之间相互平行，并排设置且通过范德华力紧密结合。所述多个碳纳米管具有大致相等的长度，且其长度可达到厘米量级。碳纳米管的长度可与碳纳米管膜的长度相等，故至少有一个碳纳米管从碳纳米管膜的一端延伸至另一端，从而跨越整个碳纳米管膜。长碳纳米管膜的长度受碳纳米管的长度的限制。所述长碳纳米管膜及其制备方法请参见于2009年8月5日公开的，公开号为CN101497436A的中国发明专利申请公布说明书以及于2008年5月28日申请的，申请号为200810067529.X的中国专利申请“带状碳纳米管薄膜的制备方法”。

所述碳纳米管线状结构包括至少一扭转的碳纳米管线或非扭转的碳纳米管线。所述碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管线平行设置组成的一束状结构或多个碳纳米管线相互扭转组成的一绞线结构。所述碳纳米管线可为一非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。

所述非扭转的碳纳米管线包括多个沿该非扭转的碳纳米管线长度方向排列的碳纳米管。非扭转的碳纳米管线可通过将碳纳米管拉膜通过有机溶剂处理得到。该非扭转的碳纳米管线的长度不限，其直径为0.5纳米～1毫米。具体地，可将有机溶剂浸润所述碳纳米管拉膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管拉膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管拉膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转碳纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。所述碳纳米管线及其制备方法请参见于2008年8月20日公告的，公告号为CN100411979C的中国发明专利公告说明书，以及于2007年6月20日公开的，公开号为CN1982209A的中国发明专利申请公布说明书。

所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管拉膜两端沿相反方向扭转获得。该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋排列的碳纳米管。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。

本实施例中，所述碳纳米管结构110包括10层碳纳米管拉膜，所述碳纳米管拉膜包括多个碳纳米管通过范德华力首尾相连且基本沿同一方向择优取向排列，相邻两层碳纳米管拉膜中的碳纳米管沿同一方向排列。

所述第一粘结层104和第二粘结层124用于将所述碳纳米管结构与所述第一基体102或第二基体122紧密结合在一起。所述第一粘结层104和第二粘结层124可仅与碳纳米管结构110的表层结合，也可渗透入碳纳米管结构内部与碳纳米管结构110部分复合在一起，即部分第一粘结层104和第二粘结层124可渗入内部的碳纳米管结构110中。所述第一粘结层104和第二粘结层124可由低熔点材料形成。具体地，所述第一粘结层104和第二粘结层124可为一热熔胶或其它粘结胶，优选与所粘结的基体具有较好相容性的胶体。所述热熔胶的材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA，聚乙烯醋酸乙烯酯)、聚乙烯、聚酰胺、聚酯及乙烯-丙烯酸乙酯共聚物等中的一种或多种。所述热熔胶可为一热熔胶膜或热熔胶粉。具体地，可将热熔胶膜直接铺设在所述第一基体102及第二基体122表面或将热熔胶粉撒在所述第一基体102表面，然后铺设所述碳纳米管结构110至所述第一基体102表面及在碳纳米管结构110远离第一基体102的表面撒一层热熔胶粉后设置第二基体124于碳纳米管结构110表面，待热压后形成所述粘结层104，124。本实施例中，所述第一粘结层104和第二粘结层124为EVA热熔胶膜。该EVA热熔胶膜直接铺设在所述第一基体102及第二基体122表面，待热压后形成所述粘结层104，124。

所述第一电极130和第二电极140可设置在所述碳纳米管结构110的表面或两端。所述第一电极130和第二电极140由导电材料组成，该第一电极130和第二电极140的形状不限，可为导电薄膜、导电片或者导电线等。该导电线的材料可以为金属、合金、铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)、导电银胶、导电聚合物或导电性碳纳米管等。该金属或合金材料可以为铝、铜、钨、钼、金、钛、钕、钯、铯、银或其任意组合的合金。所述第一电极130和第二电极140间隔设置，以使碳纳米管结构110应用于加热器件100时接入一定的阻值避免短路现象产生。另外，所述第一电极130和第二电极140的熔点需大于所述加热器件100的工作温度。所述第一电极130和第二电极140的设置位置与碳纳米管结构110中的碳纳米管的排列相关，优选地，碳纳米管结构110中的碳纳米管的排列方向沿所述第一电极130和第二电极140的方向延伸。本实施例中，所述第一电极130和第二电极140为条带状银电极且其设置在所述碳纳米管结构110的表面与所述碳纳米管结构110电连接。所述碳纳米管结构110中的碳纳米管大致沿所述第一电极130至第二电极140的方向延伸。

另外，所述第一电极130和第二电极140也可通过一导电粘结剂(图未示)设置于该碳纳米管结构110的表面上，导电粘结剂在实现第一电极130和第二电极140与碳纳米管结构110电接触的同时，还可以将所述第一电极130和第二电极140更好地固定于碳纳米管结构110的表面上。本实施例优选的导电粘结剂为银胶。

进一步地，可在所述第一基体102与第一粘结层104之间进一步设置有一红外反射层(图未示)。所述红外反射层的设置为用来反射碳纳米管结构110所发出的热量，从而控制加热的方向，用于单面加热，并进一步提高加热的效率。所述红外反射层的材料可为一白色绝缘材料，如：金属氧化物、金属盐或陶瓷等。本实施例中，所述红外反射层为三氧化二铝层，其厚度为100微米～0.5毫米。可以理解，所述红外反射层也可设置在第一基体102远离碳纳米管结构110的表面，即所述第一基体102设置于所述碳纳米管结构110和所述红外反射层之间，进一步加强红外反射层反射热量的作用。所述红外反射层为一可选择的结构。

本发明实施例的加热器件100在使用时，可先将第一电极130和第二电极140连接导线后接入电源。该电源可为普通的充电电池。在接入电源后加热元件10中的碳纳米管结构110即可辐射出一定波长范围的电磁波。所述加热元件10可以与待加热物体的表面直接接触。或者，由于本实施例中碳纳米管结构110中的碳纳米管具有良好的导电性能，且该碳纳米管结构110本身已经具有一定的自支撑性及稳定性，所述加热元件10也可以与待加热物体相隔一定的距离设置。

所述碳纳米管具有良好的导电性能以及热稳定性，且作为一理想的黑体结构，具有比较高的热辐射效率。将该加热元件10暴露在氧化性气体或者大气的环境中，通过在10伏～30伏调节电源电压，该加热元件10可以辐射出波长较长的电磁波。通过温度测量仪发现该加热元件10的温度为50℃～500℃。对于具有黑体结构的物体来说，其所对应的温度为200℃～450℃时就能发出人眼看不见的热辐射(红外线)，此时的热辐射最稳定、效率最高。

请参阅图3，本发明提供一种上述加热器件100的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：提供一第一基体102，形成一第一粘结层预制体于该第一基体102的一表面。

当所述第一粘结层预制体的材料为热熔胶膜时，所述第一粘结层预制体可通过将热熔胶膜直接铺设在所述第一基体102表面而制备。当所述第一粘结层预制体的材料为热熔胶粉时，该热熔胶粉可撒在所述第一基体102表面形成一第一粘结层预制体。可选择地，可在所述第一基体102的一表面通过溅射等方法形成一红外反射层。所述红外反射层可形成在所述第一基体102和第一粘结层预制体之间或设置在所述第一基体102远离第一粘结层预制体的表面。

本实施例中，所述第一粘结层预制体的材料为EVA热熔胶膜。该EVA热熔胶膜可直接铺设在所述第一基体102表面形成第一粘结层预制体。

步骤二：提供一碳纳米管结构110，将该碳纳米管结构110铺设在所述第一基体102表面覆盖所述第一粘结层预制体。

所述碳纳米管结构110包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线状结构及其结合。本实施例中，所述碳纳米管结构110包括10层碳纳米管拉膜。碳纳米管拉膜可通过从一碳纳米管阵列中拉取获得，其具体包括以下步骤：(a)从一碳纳米管阵列中选定一个或具有一定宽度的多个碳纳米管，本实施例优选为采用具有一定宽度的胶带、镊子或夹子接触碳纳米管阵列以选定一个或具有一定宽度的多个碳纳米管；(b)以一定速度拉伸该选定的碳纳米管，从而形成首尾相连的多个碳纳米管片段，进而形成一连续的碳纳米管膜。该拉取方向沿基本垂直于碳纳米管阵列的生长方向。

在上述拉伸过程中，该多个碳纳米管片段在拉力作用下沿拉伸方向逐渐脱离基底的同时，由于范德华力作用，该选定的多个碳纳米管片段分别与其它碳纳米管片段首尾相连地连续地被拉出，从而形成一连续、均匀且具有一定宽度的碳纳米管拉膜。该碳纳米管拉膜包括多个首尾相连的碳纳米管，该碳纳米管基本沿拉伸方向排列。请参阅图2，该碳纳米管拉膜包括多个择优取向排列的碳纳米管。进一步地，所述碳纳米管拉膜包括多个首尾相连且定向排列的碳纳米管片段，碳纳米管片段两端通过范德华力相互连接。该碳纳米管片段包括多个相互平行排列的碳纳米管。该直接拉伸获得的择优取向的碳纳米管拉膜比无序的碳纳米管膜具有更好的均匀性及导电性能。同时该直接拉伸获得碳纳米管拉膜的方法简单快速，适宜进行工业化应用。

所述碳纳米管拉膜的宽度与碳纳米管阵列所生长的基底的尺寸(直径/宽度)有关，该碳纳米管拉膜的长度不限，可根据实际需求制得。当该碳纳米管阵列的面积为4英寸时，该碳纳米管拉膜的宽度可为0.5纳米～10厘米，该碳纳米管拉膜的厚度可为0.5纳米～100微米。

所述碳纳米管拉膜可沿同一方向或不同方向铺设在所述第一粘结层预制体表面形成所述碳纳米管结构110。可以理解，当所述碳纳米管结构110包括碳纳米管碾压膜、碳纳米管序化膜、长碳纳米管膜或至少一碳纳米管线状结构时，所述碳纳米管碾压膜、碳纳米管序化膜、长碳纳米管膜或至少一碳纳米管线状结构也可直接铺设在所述第一粘结层预制体表面，形成所述碳纳米管结构110。

本实施例中，10层所述碳纳米管拉膜沿同一方向铺设在第一粘结层预制体表面形成所述碳纳米管结构110。

步骤三：间隔设置一第一电极130和一第二电极140于所述碳纳米管结构110表面或两端。

所述第一电极130和第二电极140与所述碳纳米管结构110电连接。本实施例中，所述第一电极130和第二电极140均为条带状银电极，该条带状银电极通过涂覆、丝网印刷或沉积等方法形成在所述碳纳米管结构110表面或两端。本实施例中，所述第一电极130和第二电极140通过物理气相沉积方法，如溅射，沉积在所述碳纳米管结构110两端。

步骤四：提供一第二基体122及一第二粘结层预制体，将该第二粘结层预制体设置于所述第二基体122与碳纳米管结构110之间，进而形成一五层结构。

当所述第二粘结层预制体的材料为热熔胶膜时，所述第二粘结层预制体可通过将热熔胶膜直接铺设在所述第二基体122表面而制备。当所述第二粘结层预制体的材料为热熔胶粉时，该热熔胶粉可撒在所述碳纳米管结构110远离第一基体102的表面形成所述第二粘结层预制体，然后将所述第二基体122覆盖在所述第二粘结层预制体表面。

本实施例中，所述第二粘结层预制体的材料为EVA热熔胶膜。该EVA热熔胶膜可直接铺设在所述第二基体122表面形成第二粘结层预制体，然后将该第二基体122覆盖在所述碳纳米管结构110表面。

步骤五：热压上述五层结构。

所述热压过程为将上述五层结构整体放入一热压机中。该热压机可包括一上基板及一下基板。一加热元件可设置在上基板和/或下基板中。该上基板及下基板的形状可大于或大致等于所述基体102，122的形状。本实施例中，该上基板及下基板具有一较为平整的表面且平行相对设置。该上基板及下基板中均设置有一加热元件。上述五层结构可设置在该上基板和下基板之间。具体地，可将所述下基板固定，通过上基板的运动对所述五层结构施加一定压力。所述五层结构可设置在下基板表面并与上基板接触设置或间隔设置。位于所述上基板和下基板中的加热元件对上基板和下基板加热，进而对设置在上基板和下基板之间的五层结构进行加热，待加热至高于热熔胶的熔融温度后，上基板施加一定压力于所述五层结构。在上述过程中，热熔胶融化并成流动状态，浸润或/并填充所述碳纳米管结构110。上述施加一定压力的过程有利于提高所述热熔胶的流动性，使之更容易与碳纳米管结构110复合。待停止加热，降温后即形成所述加热器件100。

所述碳纳米管结构110与所述第一粘结层104及第二粘结层124复合的程度与第一粘结层预制体及第二粘结层预制体的用量有关。第一粘结层预制体及第二粘结层预制体的用量越大，所述碳纳米管结构110与所述第一粘结层104及第二粘结层124复合的程度愈大，即碳纳米管结构110与所述第一粘结层104及第二粘结层124可较多地复合。所述第一粘结层预制体及第二粘结层预制体的用量越小，所述碳纳米管结构110与所述第一粘结层104及第二粘结层124复合的程度愈小，即碳纳米管结构110与所述第一粘结层104及第二粘结层124可较少地复合。另外，所述碳纳米管结构110与所述第一粘结层104及第二粘结层124复合的程度还与碳纳米管结构的110的厚度有关，在第一粘结层预制体及第二粘结层预制体的用量一定的情况下，碳纳米管结构110的厚度越大，所述碳纳米管结构110与所述第一粘结层104及第二粘结层124复合的程度愈小；碳纳米管结构110的厚度越小，所述碳纳米管结构110与所述第一粘结层104及第二粘结层124复合的程度愈大。所述加热温度与所采用的热熔胶有关，以高于热熔胶的熔点，热熔胶能够熔化并成流动状态为准。所施加的压力在所述五层结构表面产生的压强可小于100兆帕。本实施例中，可将所述五层结构加热至80℃以上，优选加热至100℃～180℃，使EVA热熔胶粉处于熔融状态，然后上基板施加一压力于所述五层结构，该压力在所述五层结构表面产生的压强为30兆帕，以使熔融态的热熔胶与所述基体102，122及碳纳米管结构110充分浸润并复合。然后停止加热，自然冷却至室温后形成所述加热器件100。可以理解，所述加热温度可以根据实际需要进行选择。

可以理解，当所述红外反射层设置在所述第一基体102远离第一粘结层预制体的表面时，该红外反射层可待所述热压步骤之后形成在所述第一基体102远离第一粘结层预制体的表面。

与现有技术相比较，所述加热器件及其制备方法具有以下优点：第一，由于碳纳米管具有较好的强度及韧性，由碳纳米管组成的加热元件的强度较大，韧性较好，不易破裂，进而有利于提高所述加热器件的耐用性。第二，由于碳纳米管具有良好的导电性能以及热稳定性，且作为一理想的黑体结构，具有比较高的热辐射效率，故由碳纳米管组成的加热元件的的电热转换效率高，从而使所述加热器件具有升温迅速、热滞后小、热交换速度快的特点。第三，所述加热器件中的第一基体及第二基体的材料可相同或不同，第一基体及第二基体的范围较广。第四，当该第一基体的材料采用绝热材料，该第二基体的材料采用导热材料时，所述碳纳米管结构在第二基体一侧具有较好的加热性能，进一步地，所述第一基体可起到保温的作用，从而有利于提高所述加热器件的加热性能。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种加热器件，其包括一第一电极、一第二电极以及一加热元件，该第一电极和第二电极间隔设置；

其特征在于，所述加热元件包括一第一基体、一第二基体、一第一粘结层、一第二粘结层及一碳纳米管结构，该碳纳米管结构设置在第一基体及第二基体之间并通过所述第一粘结层及第二粘结层分别与所述第一基体及第二基体结合，且该碳纳米管结构与所述第一电极及第二电极电连接。

2.如权利要求1所述的加热器件，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线状结构或其结合。

3.如权利要求2所述的加热器件，其特征在于，所述碳纳米管膜包括均匀分布的碳纳米管。

4.如权利要求2所述的加热器件，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少两层层叠设置的碳纳米管膜。

5.如权利要求4所述的加热器件，其特征在于，所述碳纳米管膜包括多个碳纳米管首尾相连且基本沿同一方向择优取向排列，碳纳米管之间通过范德华力相互连接。

6.如权利要求2所述的加热器件，其特征在于，所述碳纳米管结构包括多个平行设置、交叉设置或相互编织的碳纳米管线状结构。

7.如权利要求2所述的加热器件，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括至少一个扭转的碳纳米管线、至少一个非扭转的碳纳米管线或其组合。

8.如权利要求7所述的加热器件，其特征在于，所述碳纳米管线状结构为多个碳纳米管线平行设置组成的一束状结构或由多个碳纳米管线相互扭转组成的一绞线结构。

9.如权利要求2所述的加热器件，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少一碳纳米管线状结构设置在所述至少一碳纳米管膜表面。

10.如权利要求1所述的加热器件，其特征在于，所述第一粘结层和第二粘结层的材料为热熔胶。

11.如权利要求10所述的加热器件，其特征在于，所述第一粘结层和第二粘结层与碳纳米管结构的表层紧密结合或部分第一粘结层和第二粘结层渗透入碳纳米管结构内部与碳纳米管结构复合。

12.如权利要求10所述的加热器件，其特征在于，所述热熔胶的材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、聚酰胺、聚酯或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物。

13.如权利要求1所述的加热器件，其特征在于，所述第一基体和第二基体的材料为聚合物、织物、金属、石英、金刚石、玻璃或陶瓷。

14.如权利要求1所述的加热器件，其特征在于，所述第一基体与第一粘结层之间或第一基体背离碳纳米管结构的表面进一步设置有一红外反射层。

15.如权利要求14所述的加热器件，其特征在于，所述红外反射层的材料为金属氧化物、金属盐或陶瓷。

16.一种加热器件的制备方法，其包括以下步骤：

提供一第一基体，形成一第一粘结层预制体于该第一基体的一表面；

提供一碳纳米管结构，将该碳纳米管结构铺设在所述第一基体表面覆盖所述第一粘结层预制体；

间隔设置一第一电极和一第二电极于所述碳纳米管结构表面或两端；

提供一第二基体及一第二粘结层预制体，将该第二粘结层预制体设置于所述第二基体与碳纳米管结构之间，进而形成一五层结构；以及热压上述五层结构。

17.如权利要求16所述的加热器件的制备方法，其特征在于，所述第一粘结层预制体及第二粘结层预制体的材料为热熔胶。

18.如权利要求17所述的加热器件的制备方法，其特征在于，所述热压上述五层结构的步骤包括加热所述五层结构至高于所述热熔胶的熔点。

19.如权利要求16所述的加热器件的制备方法，其特征在于，所述热压上述五层结构的步骤包括施加一压力于所述五层结构，该压力在所述五层结构表面产生的压强小于100兆帕。