CN103167645B - 加热垫的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加热垫的制备方法，包括：提供一旋转轴，该旋转轴为一柱体，且具有一旋转轴心；提供一柔性基底，在所述柔性基底表面设置多个电极，将所述柔性基底设置于所述旋转轴表面，使所述柔性基底设置有电极的表面远离所述旋转轴；提供一碳纳米管阵列，从所述碳纳米管阵列中拉取一碳纳米管膜，并将所述碳纳米管膜固定于所述柔性基底的表面；旋转所述旋转轴，所述碳纳米管膜连续地从所述碳纳米管阵列中拉出并缠绕于所述柔性基底的表面，从而在所述柔性基底的表面形成一碳纳米管层；以及将所述柔性基底及碳纳米管层沿平行于旋转轴轴心的直线断开，从而形成所述加热垫。

Description

加热垫的制备方法

技术领域

本发明涉及一种加热垫的制备方法，尤其涉及一种基于碳纳米管的加热垫的制备方法。

背景技术

从1991年日本科学家饭岛澄男首次发现碳纳米管（Carbon Nanotube, CNT）以来，以碳纳米管为代表的纳米材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔应用前景不断显现出来。

由于碳纳米管具有良好的电热性能，故，碳纳米管广泛应用于加热领域。现有技术揭示了一种从碳纳米管阵列中拉取碳纳米管膜作为加热材料之应用，然，由于直接从碳纳米管阵列中拉取的单层碳纳米管膜较为脆弱，不利于实际应用。而简单地将拉取后的多个单层碳纳米管膜叠加增强其强度的方法，由于往往需要将上百层的碳纳米管膜进行反复叠加，存在制备效率较低且方法难控等问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种简单、快速制备加热垫的方法。

一种加热垫的制备方法，包括：提供一旋转轴，该旋转轴为一柱体，且具有一旋转轴心；提供一柔性基底，在所述柔性基底表面设置至少两个电极，将所述柔性基底设置于所述旋转轴表面，使所述柔性基底设置有电极的表面远离所述旋转轴；提供一碳纳米管阵列，从所述碳纳米管阵列中拉取一碳纳米管膜，并将所述碳纳米管膜固定于所述柔性基底的表面；旋转所述旋转轴，所述碳纳米管膜连续地从所述碳纳米管阵列中拉出并缠绕于所述柔性基底的表面，从而在所述柔性基底的表面形成一碳纳米管层；以及将所述柔性基底及碳纳米管层沿平行于旋转轴轴心的直线断开，从而形成所述加热垫。

一种加热垫的制备方法，包括：提供一旋转轴，该旋转轴为一柱体，且具有一旋转轴心；提供一柔性基底，将所述柔性基底设置于所述旋转轴；提供一碳纳米管阵列，从所述碳纳米管阵列中拉取一碳纳米管膜，并将所述碳纳米管膜固定于所述柔性基底的表面；旋转所述旋转轴，将所述碳纳米管膜缠绕于所述柔性基底的表面，从而在所述柔性基底的表面形成一碳纳米管层；

将所述柔性基底及碳纳米管层沿平行于旋转轴的轴线断开；以及在所述碳纳米管层表面平行且间隔设置至少两个电极。

一种加热垫的制备方法，包括：提供一旋转轴，该旋转轴为一柱体，且具有一旋转轴心；提供一碳纳米管阵列，从所述碳纳米管阵列中拉取一碳纳米管膜，并将所述碳纳米管膜固定于所述旋转轴的表面；旋转所述旋转轴，将所述碳纳米管膜缠绕于所述旋转轴的表面，从而在所述旋转轴的表面形成一碳纳米管层；将所述碳纳米管层沿平行于旋转轴轴心的直线断开并与所述旋转轴脱离；以及在所述碳纳米管层表面平行且间隔设置至少两个电极。

与现有技术相比较，本发明的制备方法通过从一碳纳米管阵列中拉取获得一碳纳米管膜，并将该碳纳米管膜快速缠绕于一旋转轴，从而形成多层碳纳米管膜相互堆叠的碳纳米管层，然后将所述碳纳米管层断开，通过该方法可以快速高效地制备由多层碳纳米管膜堆叠成的加热垫。此外，在所述加热垫中，所述柔性基底与碳纳米管紧密结合使该加热垫具有较好的机械强度。

附图说明

图1为本发明第一实施例制备加热垫的流程图。

图2为本发明实施例中从碳纳米管阵列中拉取获得的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图3为本发明第二实施例制备加热垫的流程图。

图4为本发明第三实施例制备加热垫的流程图。

主要元件符号说明

加热垫	10；30；40
		柔性基底	11
碳纳米管阵列	12
		硅基板	13
碳纳米管膜	14
		碳纳米管层	15
电极	16
		碳纳米管结构	17
旋转轴	20
		滚轴	22
包覆层	24
		交叉角	α

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，本发明第一实施例提供一种加热垫10的制备方法。该加热垫的制备方法包括以下步骤：（S10）提供一旋转轴20，该旋转轴20为一可绕其轴心旋转的柱体；（S11）提供一柔性基底11，将所述柔性基底11设置于所述旋转轴20；（S12）提供一碳纳米管阵列12，从所述碳纳米管阵列12中拉取一碳纳米管膜14，并将所述碳纳米管膜14固定于所述柔性基底11的表面；（S13）旋转所述旋转轴20，将所述碳纳米管膜14缠绕于所述柔性基底11的表面，从而在所述柔性基底11的表面形成一碳纳米管层15；（S14）将所述柔性基底11及碳纳米管层15沿平行于旋转轴20的轴线断开，并在所述碳纳米管层15表面设置多个电极16，并使所述碳纳米管层15与所述多个电极16电连接，从而形成所述加热垫10。

步骤S10，提供一旋转轴20，该旋转轴20为一可绕其轴心旋转的柱体。

所述旋转轴20可以为一圆柱体、三菱柱体以及多菱柱体等。本实施例为一圆柱体。该旋转轴20固定于一电机（图未标示），在所述电机的带动下，所述旋转轴20可绕其轴心以一定转速旋转。

步骤S11；提供一柔性基底11，将所述柔性基底11设置于所述旋转轴20。

所述柔性基底11的形状和尺寸可以根据所述旋转轴20的形状和尺寸来选择。具体地，所述柔性基底11可以为一中空管状结构，该中空管状结构的内径与所述旋转轴20的外径基本相等，从而使得该中空管状结构可以套设在所述旋转轴20的表面。

当所述柔性基底11为一薄片状结构时，可以将所述柔性基底11卷曲，使所述柔性基底11的两端相连接形成一中空管状结构，所述柔性基底11的两端可以通过两个设置在柔性基底11两端的连接扣（图未标示）相连接或通过一粘结剂粘合形成所述中空管状结构；进而将所述中空管状结构套设在所述旋转轴20上。

该柔性基底11的材料选自柔性并具有一定韧性及强度的绝缘材料及防火材料，如硅橡胶、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、无纺布等。本实施例中，所述柔性基底11为一长方形的无纺布。该柔性基底11主要起支撑和绝缘的作用。

可以理解，将所述柔性基底11设置于所述旋转轴20表面，该柔性基底11就可以随所述旋转轴20以一定转速旋转。

步骤S12；提供一碳纳米管阵列12，从所述碳纳米管阵列12中拉取一碳纳米管膜14，并将所述碳纳米管膜14固定于所述柔性基底11的表面；

首先，提供一碳纳米管阵列12，将所述碳纳米管阵列12及所述旋转轴20并排且间隔设置。所述碳纳米管阵列12形成于一硅基板13的表面。该碳纳米管阵列12由多个碳纳米管组成。该多个碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述碳纳米管的直径为0.5~50纳米，长度为50纳米~5毫米。该碳纳米管的长度优选为100微米~900微米。本实施例中，该多个碳纳米管为多壁碳纳米管，且该多个碳纳米管基本上相互平行且垂直于所述硅基板13的表面，该碳纳米管阵列12不含杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。所述碳纳米管阵列12的制备方法不限，可参见中国大陆专利申请公开第02134760.3号。优选地，该碳纳米管阵列12为超顺排碳纳米管阵列。

其次，采用一拉伸工具从所述碳纳米管阵列12中选定多个碳纳米管，本实施例优选为采用具有一定宽度的胶带或粘性基条接触该碳纳米管阵列12以选定具有一定宽度的多个碳纳米管；以一定速度拉伸该选定的碳纳米管，该拉取方向沿基本垂直于碳纳米管阵列12的生长方向。从而形成首尾相连的多个碳纳米管，进而形成一连续的碳纳米管膜14。在上述拉伸过程中，该多个碳纳米管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分别与其他碳纳米管首尾相连连续地被拉出，从而形成所述碳纳米管膜14。该碳纳米管膜14中的多个碳纳米管定向排列且通过范德华力首尾相连。该碳纳米管膜14中碳纳米管的排列方向基本平行于该碳纳米管膜14的拉伸方向。

请参见图2，所述碳纳米管膜14是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述若干碳纳米管基本沿同一方向择优取向排列，所述择优取向排列是指在碳纳米管膜14中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜14的表面。进一步地，所述碳纳米管膜14中大多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管膜14中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管膜14中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜14中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为碳纳米管膜14不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管膜14置于（或固定于）间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜14能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜14中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。

具体地，所述碳纳米管膜14中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除所述碳纳米管膜14中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。

具体地，所述，所述碳纳米管膜14中基本朝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并形成多个间隙。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。所述碳纳米管膜14中基本朝中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列。

进一步地，在所述碳纳米管膜14从碳纳米管阵列12中被拉取出来的过程中，将拉出的所述碳纳米管膜14的一端固定于所述柔性基底11的表面。由于所述碳纳米管膜14具有较大的比表面积，且基本不含无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等杂质，故，该碳纳米管膜14本身具有较大的粘性，因此，该碳纳米管膜14可以通过本身的粘性固定于所述柔性基底11的表面。当然也可以选用其他粘结剂将所述碳纳米管膜14固定于所述柔性基底11的表面。此时，所述碳纳米管膜14一端连接所述碳纳米管阵列12，另一端固定于所述柔性基底11的表面。

进一步，将所述碳纳米管膜14的一端固定于所述柔性基底11，调整所述旋转轴20的位置，使该碳纳米管膜14与硅基板13的表面形成一交叉角α，该交叉角小于90°。优选地，该交叉角0°≦α≦30°，即，该碳纳米管膜14与所述碳纳米管阵列12中碳纳米管的延伸方向形成一60°到90°的夹角；更优选地，该交叉角0°≦α≦5°，即，该碳纳米管膜14与所述碳纳米管阵列12中碳纳米管的延伸方向形成一85°到90°的夹角。本实施例中，所述交叉角α为3°。

步骤S13；旋转所述旋转轴20，将所述碳纳米管膜14缠绕于所述柔性基底11的表面，从而在所述柔性基底11的表面形成一碳纳米管层15。

通过控制所述电机运转带动所述旋转轴20以一定的转速旋转，所述碳纳米管膜14就可以从所述碳纳米管阵列12中连续地拉出，并均匀地缠绕于所述柔性基底11的表面从而形成所述碳纳米管层15。具体地，控制所述电机运转带动所述旋转轴20以一定的转速旋转。由于从所述碳纳米管阵列12拉出的所述碳纳米管膜14的一端被固定于所述柔性基底11的表面，因此，所述柔性基底11对所述碳纳米管膜14会产生一个沿该碳纳米管膜14延伸方向的拉力，从而使得碳纳米管膜14连续地被拉出。

所述旋转轴20的转速可以根据该碳纳米管膜14与硅基板13的表面所形成的交叉角α来选择。这是由于当以交叉角α拉取该碳纳米管膜14时，该碳纳米管膜14中的碳纳米管与其延伸方向上相邻的碳纳米管之间的范德华力的大小与其交叉角α的大小有关。当0°≦α≦5°时，该碳纳米管膜14中的碳纳米管与其延伸方向上相邻的碳纳米管之间具有较大的接触面积及范德华力，此时，可以用较大的转速拉取碳纳米管膜14并将碳纳米管膜14缠绕于所述柔性基底11的表面，而不会使该碳纳米管膜14断裂或损坏，该旋转轴20的线速度为5m/s~15m/s。本实施例中，所述旋转轴20的线速度为10m/s。

此外，可以通过所述旋转轴20的旋转圈数来控制缠绕于该柔性基底11表面的碳纳米管层15的厚度。本实施例中，所述碳纳米管层15包括1000层碳纳米管膜14。此外，由于碳纳米管膜14本身具有较大的粘性，当碳纳米管膜14缠绕于所述柔性基底11的表面时，该碳纳米管层15中相互层叠的碳纳米管膜14之间会通过范德华力的吸引而紧密地结合在一起。

可以理解，可以在所述旋转轴20的一侧平行设置一滚轴22，即，该滚轴22的轴心与所述旋转轴20的轴心平行。该滚轴22与所述旋转轴20形成线接触。由于所述滚轴22与所述旋转轴20形成线接触，故，该滚轴22可以在所述旋转轴20的带动下旋转，从而使该滚轴22可以在形成所述碳纳米管层15的过程中，同时挤压缠绕于所述旋转轴20上的碳纳米管层15，并使所述碳纳米管层15在所述滚轴22的作用下被压实。该滚轴22的长度可以根据旋转轴20的长度选择。该滚轴22的材料不限，优选与所述碳纳米管层15作用力较小的材料，例如金属、金属氧化物及陶瓷等多孔材料或橡胶等。本实施例，所述滚轴22的材料为橡胶。

另外，可以在形成所述碳纳米管层15的过程中，在所述滚轴22表面喷洒一易挥发的有机溶剂，该易挥发的有机溶剂可以降低该所述碳纳米管层15与滚轴22表面的结合力，从而避免所述碳纳米管层15中的碳纳米管粘附与所述滚轴22表面。该易挥发的有机溶剂可选用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一种或者几种的混合。本实施例中，所述易挥发的有机溶剂为乙醇。

步骤S14；将所述柔性基底11及碳纳米管层15沿平行于旋转轴20轴心的直线断开，并在所述碳纳米管层15表面设置多个电极16，使所述碳纳米管层15与所述多个电极16电连接，从而形成所述加热垫10。

所述将柔性基底11及碳纳米管层15沿平行于旋转轴20轴心的直线断开的方法包括机械切割法和激光烧蚀法。

所述机械切割法包括：提供一切割工具；将所述切割工具沿柔性基底11及碳纳米管层15上一平行于旋转轴20轴心的直线将所述柔性基底11及碳纳米管层15切开。

所述激光烧蚀法包括：提供一激光装置；将所述激光装置沿柔性基底11及碳纳米管层15上一平行于旋转轴20轴心的直线焦照射所述柔性基底11及碳纳米管层15，使该柔性基底11及碳纳米管层15因高温烧蚀而断开。另，如果该柔性基底11的两端是通过通过粘结剂连接，该柔性基底11的连接端上的粘合剂也会被加热熔融从而使所述柔性基底11断开。该激光烧蚀法可以有效减少污染物的引入。

所述多个电极16的形状可为长条形，该多个电极16的材料包括金属。该多个电极16可以采用溅射、电镀、化学镀等沉积方法直接沉积在所述碳纳米管层15的表面。也可用银胶等导电粘结剂将该多个电极粘结在所述碳纳米管层15的表面。本实施例中，包括两个长条形的电极16，该两个电极16相互平行且间隔设置在所述碳纳米管层15的两端。可以理解，将所述多个电极16设置在所述碳纳米管层15的表面时，所述碳纳米管层15中碳纳米管的延伸方向与所述多个电极16的延伸方向形成一0度到90度的交叉角。优选的，该交叉角为90度，即，所述碳纳米管层15中碳纳米管的延伸方向与所述多个电极16的延伸方向相互垂直。此外，将所述多个电极16设置在所述碳纳米管层15的表面时，该多个电极16与所述碳纳米管层15会形成电连接，从而形成所述加热垫10。当然，也可以将所述柔性基底11及碳纳米管层15进行进一步切割，然后再分别设置电极16，从而获得多个加热垫10。

形成所述加热垫10后，可以进一步使用一易挥发的有机溶剂处理所述加热垫10。具体地，将有机溶剂浸润所述加热垫10上的碳纳米管层15，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，该碳纳米管层15中相邻的碳纳米管之间会通过范德华力紧密结合，并使碳纳米管层15中相邻的碳纳米管膜14之间紧密结合。此外，该有机溶剂还可以使所述加热垫10中碳纳米管层15与所述多个电极16及柔性基底11紧密结合。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，该有机溶剂为乙醇。当然，使用所述易挥发的有机溶剂处理所述碳纳米管层15的步骤，也可以在碳纳米管层15表面形成多个电极16的步骤之前进行。

此外，还可以进一步提供一第二柔性基底11，并将该第二柔性基底11覆盖在所述加热垫10上的碳纳米管层15上，使所述碳纳米管层15夹持在两个柔性基底11之间。该第二柔性基底11具有绝缘、防护以及防尘等功能。

请参照图3，本发明第二实施例提供一种加热垫30的制备方法。该加热垫30的制备方法包括以下步骤：（S20）提供一旋转轴20，该旋转轴20为一可绕其轴心旋转的柱体；（S21）提供一柔性基底11，在所述柔性基底11表面设置多个电极16，将所述柔性基底11设置于所述旋转轴20，使所述柔性基底11设置有电极16的表面远离所述旋转轴20；（S22）提供一碳纳米管阵列12，从所述碳纳米管阵列12中拉取一碳纳米管膜14，并将所述碳纳米管膜14固定于所述柔性基底11的表面；（S23）旋转所述旋转轴20，将所述碳纳米管膜14缠绕于所述柔性基底11的表面，从而在所述柔性基底11的表面形成一碳纳米管层15；（S24）将所述柔性基底11及碳纳米管层15沿平行于旋转轴20轴心的直线断开，从而形成所述加热垫30。

所述步骤S20、S21及S22与本发明第一实施例中的步骤S10、S11及S12基本相同，不同之处在于：在将所述柔性基底11设置于所述旋转轴20之前，在所述柔性基底11的表面平行且间隔设置多个电极16。

具体地，当所述柔性基底11为一中空管状结构时，可以将所述多个电极16平行且间隔设置于所述中空管状结构的外表面，然后再将所述中空管状结构套设于所述旋转轴20。所述多个电极16的延伸方向平行于所述中空管状结构的轴心。当所述柔性基底11为一薄片状结构时，可以将所述多个电极16平行且间隔设置于所述薄片状结构的一表面；然后将所述薄片状结构的两端卷曲形成一中空管状结构，并使所述多个电极16设置于所述中空管状结构的外表面，且该多个电极16的延伸方向平行于所述中空管状结构的轴心；最后，将所述中空管状结构套设于所述旋转轴20。本实施例中，包括四个电极16，首先将两个电极16平行设置于一长方形无纺布的两端；其次，将另外两个电极16相互靠近地设置于无纺布的中轴线附近且与两端的电极16平行；然后将所述无纺布的两端卷曲，形成一中空管状结构，使所述四个电极16平行且间隔设置于所述中空管状结构的外表面；最后将所述设置有四个电极16的中空管状结构套设于所述旋转轴20。可以理解，所述电极16的数量不限，可依据旋转轴直径调整，所述电极16之间的间距不限，可等间距间隔设置。此时，所述碳纳米管膜14的一端连接所述碳纳米管阵列12，另一端固定于所述柔性基底11的表面。

所述步骤23与本发明第一实施例中的步骤S13基本相同，不同之处在于：由于所述柔性基底11设置有电极16的表面远离所述旋转轴20，故，将所述碳纳米管膜14缠绕于所述柔性基底11表面从而形成所述碳纳米管层15时，该碳纳米管层15会包覆于多个电极16表面并与所述多个电极16形成电连接。

所述步骤24与本发明第一实施例中的步骤S14基本相同，不同之处在于：沿任意两个电极16之间平行于旋转轴20轴心的直线将所述碳纳米管层15及柔性基底11断开，从而形成所述加热垫30。所述加热垫30包括至少两个电极16。可以理解，由于所述多个电极16已经预先设置在所述柔性基底11的表面，故，无需在所述碳纳米管层15的表面再设置电极16。且由于将多个电极16预先设置在所述柔性基底11的表面，故，该多个电极16可以与所述碳纳米管层15形成良好的电接触。另外，当所述柔性基底11表面设置多个电极16时，可以沿相邻两个电极16之间的碳纳米管层15及柔性基底11断开，从而制备多个加热垫30。所述加热垫30也不限于之包括两个电极16，即，该加热垫30可以包括多个平行且间隔设置的电极16。本实施中，包括四个电极16，故可以将每两个电极16之间的碳纳米管层15及柔性基底11断开，从而形成两个加热垫30。

请参照图4，本发明第三实施例提供一种加热垫40的制备方法。该加热垫30的制备方法包括以下步骤：（S30）提供一旋转轴20，该旋转轴20为一可绕其轴心旋转的柱体；（S31）提供一碳纳米管阵列12，从所述碳纳米管阵列12中拉取一碳纳米管膜14，并将所述碳纳米管膜14固定于所述旋转轴20的表面；（S32）旋转所述旋转轴20，将所述碳纳米管膜14缠绕于所述旋转轴20的表面，从而在所述旋转轴20的表面形成一碳纳米管层15；（S33）将所述碳纳米管层15沿平行于旋转轴20轴心的直线断开，形成一碳纳米管结构17；（S34）将所述碳纳米管结构17铺设于一柔性基底11，并在所述碳纳米管结构17表面平行且间隔设置两个电极16，从而形成所述加热垫40。

本发明第三实施例中的加热垫40的制备方法与本发明第一实施例中的加热垫10的制备方法基本相同，不同之处在于：并未将碳纳米管膜14缠绕于一柔性基底11上，而是直接将碳纳米管膜14直接缠绕于所述旋转轴20上形成一碳纳米管层15，然后再将所述碳纳米管层15断开形成一碳纳米管结构17，最后将所述碳纳米管结构17铺设于一柔性基底11并在所述碳纳米管结构17表面平行且间隔设置两个电极16，从而形成所述加热垫40。

所述步骤S30及S31与本发明第一实施例中的S11及S12基本相同，不同之处在于：将所述从碳纳米管阵列12中拉取的碳纳米管膜14直接固定于所述旋转轴20的表面。

首先，提供一碳纳米管阵列12，所述碳纳米管阵列12本发明第一实施例中的碳纳米管阵列12相同。

其次，将所述碳纳米管膜14固定于所述旋转轴20上。由于所述碳纳米管膜14具有较大的比表面积，且基本不含无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等杂质，故，该碳纳米管膜14本身具有较大的粘性，因此，该碳纳米管膜14可以通过本身的粘性固定于所述旋转轴20上。此时，所述碳纳米管膜14一端连接所述碳纳米管阵列12，另一端固定于所述旋转轴20的表面。当然也可以选用其他粘结剂将所述碳纳米管膜14固定于所述旋转轴20。可以理解，由于该碳纳米管膜14本身具有较大的粘性，该碳纳米管膜14与所述旋转轴20接触后较难分离，故，可以先将一易挥发的有机溶剂均匀地喷洒在所述旋转轴20的圆柱面上，然后再将所述碳纳米管膜14固定于所述旋转轴20。该易挥发的有机溶剂可以降低该碳纳米管膜14本身的粘性，进而降低所述碳纳米管膜14与所述旋转轴20的作用力，从而使该碳纳米管膜14可以容易地与所述旋转轴20分离。该易挥发的有机溶剂可选用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一种或者几种的混合。本实施例中，所述易挥发的有机溶剂为乙醇。

进一步，将所述碳纳米管膜14的一端固定于所述旋转轴20，调整所述旋转轴20的位置，使该碳纳米管膜14与硅基板13的表面将形成一交叉角α，该交叉角小于90度。优选地，该交叉角0°≦α≦30°，即，该碳纳米管膜14与所述碳纳米管阵列12中碳纳米管的延伸方向形成一60°到90°的夹角；更优选地，该交叉角0°≦α≦5°，即，该碳纳米管膜14与所述碳纳米管阵列12中碳纳米管的延伸方向形成一85°到90°的夹角。本实施例中，所述交叉角α为3°。

步骤S32，旋转所述旋转轴20，将所述碳纳米管膜14缠绕于所述旋转轴20的表面，从而在所述旋转轴20的表面形成一碳纳米管层15。

通过控制所述电机运转带动所述旋转轴20以一定的转速并沿同一方向旋转，所述碳纳米管膜14就可以从所述碳纳米管阵列12中连续地拉出，并均匀地缠绕于所述旋转轴20的表面从而形成所述碳纳米管层15。具体地，控制所述电机运转带动所述旋转轴20以一定的转速旋转。由于从所述碳纳米管阵列12拉出的所述碳纳米管膜14的一端被固定于所述旋转轴20表面，因此，所述旋转轴20对所述碳纳米管膜14会产生一个沿该碳纳米管膜14延伸方向的拉力，从而使得该碳纳米管膜14连续地从碳纳米管阵列12中拉出并缠绕于所述旋转轴20，从而形成多个碳纳米管膜14相互堆叠的碳纳米管层15。可以理解，当所述旋转轴20的表面包括一包覆层24时，该碳纳米管膜14均匀地缠绕于所述包覆层24的表面从而形成所述碳纳米管层15。

步骤S33，将所述碳纳米管层15沿平行于旋转轴20轴心的直线断开，形成一碳纳米管结构17。

所述将碳纳米管层15沿平行于所述旋转轴20轴向的方向断开的方法也可以为机械切割法或激光烧蚀法。

具体地，所述机械切割法包括：提供一切割工具；将所述切割工具沿所述碳纳米管层15上的一直线将所述碳纳米管层15切开，其中，所述直线平行于所述旋转轴20轴心；将所述碳纳米管层15从所述旋转轴20上剥离并铺展开，从而形成所述碳纳米管结构17。

所述激光烧蚀法包括：提供一激光装置；将所述激光装置沿所述碳纳米管层15上的一直线聚焦照射一预定时间，使该直线上的碳纳米管因高温烧蚀而断开，其中，所述直线平行于所述旋转轴20轴心；将所述碳纳米管层15从所述旋转轴20上剥离并铺展开，从而形成所述碳纳米管结构17。该激光烧蚀法可以最大限度地减少污染物的引入。

可以理解，在将所述碳纳米管膜14固定于所述旋转轴20的表面之前，可进一步在所述旋转轴20的表面形成一包覆层24。该包覆层24可均匀地包覆在所述柱体的柱面。该包覆层24具有多个均匀分布的微孔。该微孔的直径可以为100微米～1毫米，相邻的微孔之间的间距为10微米～100微米，该微孔的深度为1微米～1毫米。可以理解，所述微孔也可以采用其他不同结构的组合。只需满足所述微孔的直径和间距的比值大于等于5：1，且所述微孔的间距小于等于100微米，使得所述多个微孔的总凹陷面积大于等于所述圆柱面面积的80%。该包覆层24的材料选自金属、金属氧化物、陶瓷、橡胶等材料。本实施例中，所述包覆层24为一阳极氧化铝层。该阳极氧化铝层为通过阳极氧化法制备得到。该阳极氧化铝层具有多个均匀分布的微孔，相邻的微孔之间的距离约为50微米，该微孔的直径约为500微米。由于该包覆层24具有多个均匀分布的微孔，故，该碳纳米管层15与所述包覆层24的有效接触面积较小，该碳纳米管层15与所述包覆层24的有效接触面积小于所述碳纳米管层15层面积的20%，故，该碳纳米管层15与所述包覆层24的作用力较小，使得该碳纳米管层15可以容易的与所述旋转轴20剥离。

此外，形成所述碳纳米管结构17后，可以进一步使用一易挥发的有机溶剂处理所述碳纳米管结构17。具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管结构17的整个结构，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，该碳纳米管结构17中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，并使碳纳米管结构17中相邻的碳纳米管膜14之间紧密结合。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，该有机溶剂为乙醇。

步骤S34，将所述碳纳米管结构17铺设于一柔性基底11，并在所述碳纳米管结构17表面平行且间隔设置两个电极16，从而形成所述加热垫40。

所述柔性基底11与本发明第一实施例中的柔性基底11相同。具体地，将所述碳纳米管结构17铺设于所述柔性基底11的表面从而形成一层状结构，然后再将两个电极16平行且间隔设置于所述碳纳米管结构17的表面，从而形成所述加热垫40。当然，也可以将两个电极16平行且间隔在柔性基底11的表面，然后将所述碳纳米管结构17覆盖所述两个电极16，从而形成所述加热垫40。优选地，所述加热垫40中的碳纳米管的延伸方向从一个电极16指向另一个电极16。即，该碳纳米管的延伸方向垂直于所述两个电极16的延伸方向。

可以理解，也可以将一第二柔性基板覆盖于所述加热垫40中碳纳米管结构17的表面。该第二柔性基板具有绝缘、防尘及防护作用。

此外，也可以在将碳纳米管膜14缠绕于旋转轴20的过程中，将多个电极16固定于碳纳米管层15上，然后继续旋转所述旋转轴20将多个电极16包覆于所述碳纳米管层15。该方法可以实现所述电极16与碳纳米管层15的良好接触，降低接触电阻。

本发明实施例所提供的加热垫中具有较大的厚度，故，该加热垫具有强度高、韧性大等特点；此外，由于该加热垫中的碳纳米管从一个电极延伸至另一个电极，故，该加热垫在碳纳米管的延伸方向具有较小电阻，从而使该加热垫具有较好的加热效果。

本发明实施例所提供的加热垫的制备方法通过从一碳纳米管阵列中拉取获得一碳纳米管膜，并将该碳纳米管膜快速缠绕于一旋转轴或柔性基底，从而形成多层碳纳米管膜相互堆叠的碳纳米管层，可以快速的制备加热垫。此外，通过该方法还可以一次性制备多个加热垫。故，该制备方法具有制备工艺简单、快速、易于工业化等优点。

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 (16)

1.一种加热垫的制备方法，包括：

提供一旋转轴以及一滚轴，该旋转轴为一柱体，且具有一旋转轴心，所述滚轴平行设置在所述旋转轴的一侧，且与所述旋转轴形成线接触；

提供一柔性基底，在所述柔性基底表面设置至少两个电极，将所述柔性基底设置于所述旋转轴表面，使所述柔性基底设置有电极的表面远离所述旋转轴；

提供一碳纳米管阵列，从所述碳纳米管阵列中拉取一碳纳米管膜，并将所述碳纳米管膜固定于所述柔性基底的表面；

旋转所述旋转轴，所述碳纳米管膜连续地从所述碳纳米管阵列中拉出并缠绕于所述柔性基底的表面，从而在所述柔性基底的表面形成一碳纳米管层，所述滚轴在形成碳纳米管层的过程中，同时挤压并压实所述碳纳米管层；以及

将所述柔性基底及碳纳米管层沿平行于旋转轴轴心的直线断开，从而形成所述加热垫。

2.如权利要求1所述的加热垫的制备方法，其特征在于，将所述碳纳米管膜固定于所述柔性基底的表面后，该碳纳米管膜与所述碳纳米管阵列中碳纳米管的延伸方向形成一夹角，该夹角在60°～90°之间。

3.如权利要求2所述的加热垫的制备方法，其特征在于，该夹角在85°～90°之间。

4.如权利要求3所述的加热垫的制备方法，其特征在于，所述旋转轴的转动的线速度为5m/s～15m/s之间。

5.如权利要求1所述的加热垫的制备方法，其特征在于，将所述柔性基底设置于所述旋转轴时，使该电极的延伸方向平行于所述旋转轴的轴向。

6.如权利要求1所述的加热垫的制备方法，其特征在于，所述将柔性基底及碳纳米管层沿平行于旋转轴轴心的直线断开的方法为机械切割法或激光烧蚀法。

7.如权利要求1所述的加热垫的制备方法，其特征在于，进一步包括沿任意两个电极之间平行于旋转轴轴心的直线将所述柔性基底及碳纳米管层断开。

8.如权利要求1所述的加热垫的制备方法，其特征在于，所述滚轴的材料选自橡胶、多孔的金属、多孔的金属氧化物及多孔的陶瓷。

9.如权利要求1所述的加热垫的制备方法，其特征在于，所述柔性基底的材料选自硅橡胶、聚氯乙烯、聚四氟乙烯和无纺布。

10.如权利要求1所述的加热垫的制备方法，其特征在于，进一步提供一第二柔性基底，并将所述第二柔性基底覆盖在所述碳纳米管层的表面，使该碳纳米管层夹持在两个柔性基底之间。

11.一种加热垫的制备方法，包括：

提供一旋转轴以及一滚轴，该旋转轴为一柱体，且具有一旋转轴心，所述滚轴平行设置在所述旋转轴的一侧，且与所述旋转轴形成线接触；

提供一柔性基底，将所述柔性基底设置于所述旋转轴；

提供一碳纳米管阵列，从所述碳纳米管阵列中拉取一碳纳米管膜，并将所述碳纳米管膜固定于所述柔性基底的表面；

旋转所述旋转轴，将所述碳纳米管膜缠绕于所述柔性基底的表面，从而在所述柔性基底的表面形成一碳纳米管层，所述滚轴在形成碳纳米管层的过程中，同时挤压并压实所述碳纳米管层；

将所述柔性基底及碳纳米管层沿平行于旋转轴的轴线断开；以及

在所述碳纳米管层表面平行且间隔设置至少两个电极。

12.一种加热垫的制备方法，包括：

提供一旋转轴以及一滚轴，该旋转轴为一柱体，且具有一旋转轴心，所述滚轴平行设置在所述旋转轴的一侧，且与所述旋转轴形成线接触；

提供一碳纳米管阵列，从所述碳纳米管阵列中拉取一碳纳米管膜，并将所述碳纳米管膜固定于所述旋转轴的表面；

旋转所述旋转轴，将所述碳纳米管膜缠绕于所述旋转轴的表面，从而在所述旋转轴的表面形成一碳纳米管层，所述滚轴在形成碳纳米管层的过程中，同时挤压并压实所述碳纳米管层；

将所述碳纳米管层沿平行于旋转轴轴心的直线断开并与所述旋转轴脱离；以及

在所述碳纳米管层表面平行且间隔设置至少两个电极。

13.如权利要求12所述的加热垫的制备方法，其特征在于，进一步将所述碳纳米管层铺设于一柔性基板。

14.如权利要求12所述的加热垫的制备方法，其特征在于，在将所述碳纳米管膜固定于所述旋转轴的表面之前，在所述旋转轴的外表面预先形成一包覆层。

15.如权利要求14所述的加热垫的制备方法，其特征在于，所述包覆层具有多个均匀分布的微孔，该微孔的直径可以为100微米～1毫米，相邻的微孔之间的间距为10微米～100微米，该微孔的深度为1微米～1毫米。

16.如权利要求15所述的加热垫的制备方法，其特征在于，所述包覆层具有多个均匀分布的微孔，所述微孔的直径和间距的比值大于等于5：1，且所述微孔的间距小于等于100微米。