CN106060983A - 低电压驱动高温电热膜、电加热模组及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低电压驱动高温电热膜、电加热模组及其制备方法。所述低电压驱动高温电热膜包括：柔性纳米碳薄膜，是包含多个取向排布的碳纳米管的、可任意弯折的连续面状导电体，并且所述纳米碳薄膜的面密度为4～8g/m²，电导率在1.0×10⁴s/m以上；分别直接结合于该纳米碳薄膜两侧表面的两个绝缘层，该两个绝缘层中的至少一者为绝缘导热层；以及，至少两个间隔设置且与该纳米碳薄膜电连接的电极。本发明的低电压驱动高温电热膜具有良好的柔性，可被任意弯折而不影响其正常工作性能，且能够在5～36V低电压驱动下快速实现150～400℃高温，在达到一恒定温度后不再升高，且其结构中无需粘结剂等，工作温度、使用寿命和使用安全性高，制备工艺简单环保。

Description

低电压驱动高温电热膜、电加热模组及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种基于碳材料的电热体，特别是一种基于纳米碳材料的低电压驱动高温电热膜、电加热模组及其制备方法。

背景技术

随着工业设备以及科学技术的发展，工业设备及装置对通电加热模组的结构设计、加热温度控制的要求越来越高。在电加热体中，电热材料是左右电加热效果的关键因素，市场上的电加热材料通常包括金属和非金属两种类型，其中金属类电热材料主要包括贵金属(Pt)、高温熔点金属(W、Mo、Ta、Nb)及其合金、镍基合金和铁铝系合金，此类电加热材料升温速度慢，所需发热电压高；非金属电热材料主要有碳纤维、碳化硅、铬酸镧、氧化锆、二硅化钼，此类电加热材料使用寿命短，能达到的最高发热温度低，不能满足大于150℃以上较高发热温度的工业应用需求。

在150℃以上工业电加热领域首选的是金属类电热材料。当前一般是采用金属丝做电加热发热体，将金属丝或箔按规定的尺寸和形状排列在绝缘导热材料中，连接好导线，通电后，由于金属丝有较大的电阻，置于绝缘导热材料中的金属丝会将电能以热的形式辐射出来，起到加热效果。但因为金属与绝缘导热层结合力差，所以制作电加热模组时不可避免地需要加入树脂粘合胶来进行金属发热层和绝缘导热层的粘结。目前市场上的树脂粘合胶最高使用温度为250℃，树脂粘合胶的加入限制了加热模组的最高发热温度，且还存在长时间使用后树脂粘合胶老化、变硬而脱落的问题，限制了加热模组的使用寿命。同时，现有的金属丝加热在给定电压后，由于随着温度的增加，金属丝电阻不断增大温度也会一直升高，在恒温加热中需要在加热膜中添加诸如热测温装置和电流脉冲调节器以控制加热膜处于恒温状态。而且，由于金属自身特性的限制，基于金属丝所制成的电加热膜不具有柔性，若弯折即可能损毁，而一旦局部损毁，则可能导致整个电加热膜无法正常工作。此外，此类电加热膜在加工时，一般依赖于强酸刻蚀而形成金属丝通电回路，工艺过程存在污染和安全隐患。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种低电压驱动高温电热膜、电加热模组及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种低电压驱动高温电热膜，其包括：

具有相背对的第一表面和第二表面的柔性纳米碳薄膜，所述纳米碳薄膜为包含多个平行排布的碳纳米管的、可任意弯折的连续面状导电体，并且所述纳米碳薄膜的面密度为4～8g/m²，电导率在1.0×10⁴s/m以上，比表面积在100cm²/g以上，所含孔洞的孔径为10～100nm，孔隙率在30％以上；

分别直接结合于所述第一表面和第二表面的第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层和第二绝缘层中的至少一者为绝缘导热层；以及，

至少两个间隔设置且与所述纳米碳薄膜电连接的电极。

进一步的，在0.36m²～0.0025m²面积范围内，所述纳米碳薄膜能够在5～36V电压驱动下实现150～400℃的高温。

进一步的，所述纳米碳薄膜由单壁纳米碳和多壁纳米碳组成，电导率为1.0×10⁴～1.0×10⁶s/m，拉伸强度为80～200MPa，能够耐受的最高温度为500℃。

进一步的，所述纳米碳薄膜的厚度为5～30μm。

进一步的，所述第一绝缘层或第二绝缘层的厚度为100～3000μm，优选为100～1000μm。

进一步的，所述纳米碳薄膜是由化学气相沉积方法直接制备的碳纳米管薄膜。

进一步的，所述碳纳米管薄膜是经退火预处理过的，其中采用的退火温度为350～400℃，退火时间为1～3小时，退火气氛为空气。

进一步的，所述电极直接与纳米碳薄膜电性接触；所述电极的材料包括金属和/或非金属导电材料，优选的，所述电极采用柔性电极。

较为优选的，所述第一绝缘层和第二绝缘层均为柔性绝缘导热层，所述绝缘导热层与所述纳米碳薄膜形成可被任意弯折且不破损的一体结构；

进一步的，所述绝缘导热层的材料包括绝缘聚合物，优选的，所述绝缘聚合物包括聚酰亚胺、硅胶或聚四氟乙烯。

进一步的，所述低电压驱动高温电热膜上分布有至少一切孔部，该至少一切孔部在低电压驱动高温电热膜上所占的面积为所述低电压驱动高温电热膜总面积的0％～30％。

本发明实施例提供了一种电加热模组，其包含所述的低电压驱动高温电热膜。

进一步的，所述的电加热模组包括：具有设定二维面状形态的柔性纳米碳薄膜，分别与所述柔性纳米碳薄膜电连接的、间隔设置的两个以上的电极，以及，分别与所述柔性纳米碳薄膜的相背对的两侧面结合的第一柔性绝缘导热层和第二柔性绝缘导热层。

本发明实施例提供了一种制备所述低电压驱动高温电热膜的方法，其包括：

(1)提供纳米碳薄膜，并进行退火预处理，退火温度为350～400℃，退火时间为1～3h，退火气氛为空气气氛；

(2)以易挥发有机溶剂对绝缘导热材料进行润湿处理；

(3)将经过步骤(1)处理的纳米碳薄膜置于两层经步骤(2)处理的绝缘导热材料之间，并将所述纳米碳薄膜与至少两个电极电连接形成工作回路，获得所述低电压驱动高温电热膜的初成品；

(4)对步骤(3)所获的所述初成品进行热压处理，将所述纳米碳薄膜与绝缘导热材料压制密实，其中采用的热压温度为60～350℃，压力为10～40MPa，热压时间为2～60min。

进一步的，前述步骤(1)还可包括：将所述纳米碳薄膜切割加工至设定二维面状形态，从而使所述纳米碳薄膜具有设定驱动电压和/或设定驱动电流和/或设定功率，之后对所述纳米碳薄膜进行退火处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：

(1)提供的低电压驱动高温电热膜具有良好的柔性，可被任意弯折而不影响其正常工作性能，且能够在5～36V低电压驱动下快速实现150～400℃高温，在达到一恒定温度后不再升高，安全性能高；

(2)提供的低电压驱动高温电热膜中采用纳米碳薄膜加热体，其柔韧性高，可任意弯折，在破洞(接通电流可以形成回路，不短路和断路)后依然可以正常使用，易于裁剪、切割加工，特别是可以通过将其切割成设定二维面状形态后，再佐以对电压、电流及功率等的调节，可以调控该低电压驱动高温电热膜的发热温度；

(3)提供的低电压驱动高温电热膜可直接与绝缘材料结合，无需树脂胶，从而提高了加热膜的使用温度和使用寿命，工艺环保，简单，无污染和危险。

附图说明

图1是本发明一典型实施例中一种电热膜的结构示意图；

图2是本发明一典型实施例中一种电热膜内纳米碳薄膜呈线状排布的示意图；

图3是本发明一典型实施例中一种电热膜内纳米碳薄膜呈均质发热的示意图；

图4是本发明一典型实施例中一种电热膜内纳米碳薄膜呈打孔结构的示意图；

附图标记说明：第一绝缘导热层1、纳米碳薄膜2、第二绝缘导热层3。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于下面所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1所示，在本发明的一典型实施例中所提供的一种低电压驱动高温电热膜包括：

具有相背对的第一表面和第二表面的柔性纳米碳薄膜2，所述纳米碳薄膜为包含多个平行排布的碳纳米管的连续面状导电体；所述纳米碳薄膜的面密度为4～8g/m²，电导率在1.0×10⁴s/m以上，比表面积在100cm²/g以上，孔径范围为10～100nm，孔隙率在30％以上；

直接结合于所述第一表面和第二表面的第一绝缘层1和第二绝缘层3，所述第一绝缘层1和第二绝缘层3中的至少一者为绝缘导热层，其厚度为100～3000μm(优选为100～1000μm)；以及，

至少两个间隔设置且与所述纳米碳薄膜电连接的电极(图中未示出)。

其中，所述纳米碳薄膜的面密度为4～8g/m²，电导率在1.0×10⁴s/m以上，优选为1.0×10⁴～1.0×10⁶s/m。

进一步的，所述纳米碳薄膜由单壁碳纳米管和多壁碳纳米管组成，拉伸强度为80～200MPa，能够耐受的最高温度为500℃。

较为优选的，所述纳米碳薄膜的厚度为5～30μm。

进一步的，在0.36m²～0.0025m²面积范围内，所述纳米碳薄膜能够在5～36V电压驱动下实现150～400℃的高温。

进一步的，所述纳米碳薄膜是由化学气相沉积方法直接制备的碳纳米管薄膜。其典型的制备工艺包括如下步骤：

1)将含碳原料、金属催化剂和反应促进剂反应物通过注入装置输入到反应器中。

2)在反应容器中通过催化裂解在气相中形成碳纳米管。

3)将步骤2)中所形成的碳纳米管通过机械方式纺出，缠绕在辊筒上。

4)将步骤3)中缠绕在滚筒上的碳纳米管经过不同程度的碾压，可以形成具有不同密度结构的碳纳米管薄膜。

在上述步骤中，所述注入装置可以采用注射泵、液体喷射器或超声雾化注入装置，注入方式可采用单孔或多孔串联并排方式。

所述含碳原料可以碳氢气体、含碳有机物以及混合碳源。其中，碳氢气体包括甲烷、乙烯或乙炔等；碳氢有机物包括乙醇、丙酮、乙二醇、乙醚、苯或正己烷及混合等；混合碳源包括甲烷与甲醇、乙烯与甲醇等。

所述催化剂可以为二茂铁、氯化铁、硫化铁、硫酸铁、草酸镍等，最佳为二茂铁或醋酸钴。优选的，所述的催化剂占反应物质量的0.01～15％。

所述的促进剂可以为水、噻吩、醋酸钼等。促进剂的用量为反应物质量的0.01-10％。

所述反应气流优选为每分钟2000～8000毫升。

所述反应器温度优选为1000～1700℃。

所述碳氢物注入速率优选为每小时10～100毫升。

进一步的，所述碳纳米管薄膜在与第一、第二绝缘层结合前还经退火预处理过，其中采用的退火温度优选为350～400℃，退火时间优选为1～3小时，退火气氛优选为空气气氛。

本案发明人经大量研究发现，本发明所述的纳米碳薄膜，其发热机理主要包括电阻发热和远红外辐射发热，以远红外辐射发热为主，电阻主要起到调节使用功率，因此即使产生破洞样损伤，也只影响破洞处电阻几乎不影响远红外辐射，故而仍可保持所述纳米碳薄膜的正常工作性能。而且本案发明人还非常惊喜的发现，由于所述纳米碳薄膜的这种独特发热机理，其在通入电流后可迅速升温，且在达到一恒定温度后不再升高，不会造成局部过热等现象，同时也使所述纳米碳薄膜的使用温度可随电压调整，无需通过诸如电流脉冲控制，相较于现有的恒温电热元件，结构更为简单，成本更低。

同时，本发明所述的纳米碳薄膜自身具有良好的柔性，可以随意弯折而同时不影响正常使用，克服了传统金属丝电热体等不能任意弯折(最大不能超过180°)的缺点。

进一步的，本发明所述的纳米碳薄膜具有高吸附性和高比表面能，因此所述纳米碳薄膜可直接与绝缘导热材料吸附结合，无需树脂胶等粘结材料，从而可大幅提高了所述低电压驱动高温电热膜的最高使用温度(可高达500℃)和使用寿命(3万小时以上)，而且因省略粘接材料的使用，还可杜绝因粘接材料渗入所述纳米碳薄膜内部而导致的导电、导热性能下降等问题，并节约成本。

其中，本发明所述的第一绝缘层和第二绝缘层可均为柔性绝缘导热层，所述柔性绝缘导热层与所述纳米碳薄膜形成可被任意弯折且不破损的一体结构。

前述绝缘导热层可由任意一种或多种具有良好柔韧性、绝缘性、导热性且热膨胀系数小的材料组成，例如可选自聚酰亚胺、硅胶、聚四氟乙烯或聚酰亚胺等等。

其中，所述第一柔性绝缘导热层和第二柔性绝缘导热层可采用不同的材质，亦可具有不同的导热能力。例如，当所述低电压驱动高温电热膜系被应用于可穿戴设备时，所述第一柔性绝缘导热层和第二柔性绝缘导热层中与人体较为接近者可具有相对较高的导热能力，而另一者可具有相对较低的导热能力，以保证大部分热量系为人体供暖。

进一步的，本发明所述的电极系直接与纳米碳薄膜电性接触，以利于接入所述纳米碳薄膜正常工作所需之电流、电压。其中所述的电极可以为两个或更多，其可与所述纳米碳薄膜上的不同合适位置连接，但优选使电流的流经途径能覆盖所述纳米碳薄膜的绝大部分或全部表面。

其中，所述电极的材料可以采用金属(例如铜、锡铜合金等)和/或非金属导电材料，优选的，所述电极采用柔性电极，例如各类常见的导电纤维、导电布等。

前述实施例中低电压驱动高温电热膜的一种典型制备方法可以包括：

(1)提供纳米碳薄膜，并进行退火预处理；

(2)以易挥发性有机溶剂对绝缘导热材料进行润湿处理；

(3)将经过步骤(1)处理的纳米碳薄膜置于两层经步骤(2)处理的绝缘导热材料之间，并将所述纳米碳薄膜与至少两个电极电连接形成工作回路，获得所述低电压驱动高温电热膜的初成品；

(4)对步骤(3)所获的所述初成品进行热压处理，将所述纳米碳薄膜与绝缘导热材料压制密实。

前述步骤(1)中，退火温度优选为350～400℃，退火时间优选为1～3h，退火气氛优选为空气气氛。

前述步骤(4)中，热压温度优选为60～350℃，压力优选为10～40MPa，热压时间优选为2～60min。

进一步的，前述步骤(1)还可包括：将所述纳米碳薄膜切割加工至设定二维面状形态，从而使所述纳米碳薄膜具有设定驱动电压和/或设定驱动电流和/或设定功率，之后对所述纳米碳薄膜进行退火处理。

藉由所述的低电压驱动高温电热膜，可以构建多种电加热模组。

例如，本发明的一些实施例所提供的电加热模组可以包括：具有设定二维面状形态的所述柔性纳米碳薄膜，分别与所述柔性纳米碳薄膜电连接的、间隔设置的两个以上的电极，以及，分别与所述柔性纳米碳薄膜的相背对的两侧面结合的第一绝缘导热层和第二绝缘导热层。其中，所述柔性纳米碳薄膜、电极、绝缘导热层的材质、形态、性能等可如前文所述，此处不再赘述。

进一步的，为满足实际应用的一些需求，可以对所述纳米碳薄膜的形状、布置形式等进行调整。

例如，可以通过条带线状排布或纳米碳膜表面切孔的方式来调节所述纳米碳薄膜的发热温度。较为具体的，例如可以根据所述纳米碳薄膜条带尺寸及长度或纳米碳薄膜上切孔的形状、尺寸大小、排布方式调节所述低电压驱动高温电热膜的所需电压、电流及功率，以此达到所要发热温度。

其中，可以通过常规的裁剪、切割等方式对所述纳米碳薄膜进行加工，而将其加工成所需的形态、尺寸。例如，可选的加工方式包括激光切割、超声波切割、机械切割、振动切割等。

例如，请参阅图2，在本发明的一实施例中，所述低电压驱动高温电热膜内的纳米碳薄膜可被加工为连续条带型回路，而在其两端连接电极，籍以满足在较高电压下的应用需求。其中条带宽度、长度和布局形式还可依据实际应用需求而调整，例如可以将条带宽度控制为1mm～10mm，长度控制为30～100cm。

又例如，请参阅图3，在本发明的一实施例中，所述低电压驱动高温电热膜内的纳米碳薄膜也可以是一整体面状结构，在其两侧部连接有电极，藉由这种设计，可以实现均质发热。

又例如，请参阅图4，在本发明的一实施例中，所述低电压驱动高温电热膜内的纳米碳薄膜上也可分布一个或多个切孔，切孔形状可以是任意切割形状的，只要能满足将所述低电压驱动高温电热膜的功率等调节至设定范围即可。例如，所述切孔可以是圆形，并可均匀或不均匀的分布，其中单个切孔的孔径可以为10um-1mm之间，全部切孔在低电压驱动高温电热膜上所占的面积优选为所述低电压驱动高温电热膜总面积的0％～30％，籍以同时保证所述膜具有所需的力学性能、发热面积和效率。

本发明的一些实施例所提供的电加热模组可以通过如下工艺制备，即：以所述纳米碳薄膜为发热体，绝缘导热材料为封装层，以金属箔或丝做电极连接电热膜与外接电源而制作形成电加热模组。较为具体的，所述电加热模组的制备工艺可以包括如下步骤：

(1)首先对纳米碳薄膜进行退火预处理。退火温度为350～400℃，退火时间为1～3h，退火气氛为空气气氛。

(2)对绝缘导热材料进行有机溶剂的润湿处理，有机溶剂可以为乙醇或丙酮等易挥发溶剂中的任意一种或多种。

(3)将经过润湿处理的绝缘导热材料，通过打孔调节完电阻后经过退火预处理的纳米碳薄膜，以及金属箔或丝按顺序放置好，将纳米碳薄膜与金属箔或丝放置在两层绝缘导热材料之间，并且使金属箔或丝与纳米碳薄膜形成回路，确保所需发热的纳米碳薄膜有电流流过，然后进行热压。

(4)热压时采用无胶密封工艺，将放置完成的电加热模组放置在两层有一定弹性的耐高温布或板之间，确保在热压过程中将绝缘导热层与纳米碳薄膜压制密实。热压温度为60～350℃，压力为10～40MPa，热压时间为2～60min。

前述的制备工艺中无需粘胶剂等的参与，工艺环保、简单、安全。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，上面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于上面描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。并且，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出多个变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种低电压驱动高温电热膜，其特征在于包括：

具有相背对的第一表面和第二表面的柔性纳米碳薄膜，所述纳米碳薄膜为包含多个平行排布的碳纳米管的、可任意弯折的连续面状导电体，并且所述纳米碳薄膜的面密度为4～8g/m²，电导率在1.0×10⁴s/m以上，比表面积在100cm²/g以上，所含孔洞的孔径为10～100nm，孔隙率在30％以上；

分别直接结合于所述第一表面和第二表面的第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层和第二绝缘层中的至少一者为绝缘导热层；以及，

至少两个间隔设置且与所述纳米碳薄膜电连接的电极。

2.根据权利要求1所述的低电压驱动高温电热膜，其特征在于：

在0.36m²～0.0025m²面积范围内，所述纳米碳薄膜能够在5～36V电压驱动下实现150～400℃的高温；和/或，所述纳米碳薄膜由单壁纳米碳和多壁纳米碳组成，电导率为1.0×10⁴～1.0×10⁶s/m，拉伸强度为80～200MPa，能够耐受的最高温度为500℃；和/或，所述纳米碳薄膜的厚度为5～30μm；和/或，所述第一绝缘层或第二绝缘层的厚度为100～3000μm。

3.根据权利要求1或2所述的低电压驱动高温电热膜，其特征在于：所述纳米碳薄膜是由化学气相沉积方法直接制备的碳纳米管薄膜。

4.根据权利要求3所述的低电压驱动高温电热膜，其特征在于：所述碳纳米管薄膜是经退火预处理过的，其中采用的退火温度为350～400℃，退火时间为1～3小时，退火气氛为空气。

5.根据权利要求1所述的低电压驱动高温电热膜，其特征在于：

所述第一绝缘层和第二绝缘层均为柔性绝缘导热层，所述绝缘导热层与所述纳米碳薄膜形成可被任意弯折且不破损的一体结构；

和/或，所述电极直接与纳米碳薄膜电性接触；

和/或，所述电极的材料包括金属和/或非金属导电材料，优选的，所述电极采用柔性电极；

和/或，所述柔性绝缘导热层的材料包括绝缘聚合物，优选的，所述绝缘聚合物包括聚酰亚胺、硅胶或聚四氟乙烯。

6.根据权利要求1所述低电压驱动高温电热膜，其特征在于：所述低电压驱动高温电热膜上分布有至少一切孔部，该至少一切孔部在低电压驱动高温电热膜上所占的面积为所述低电压驱动高温电热膜总面积的0％～30％。

7.一种电加热模组，其特征在于包含权利要求1-6中任一项所述的低电压驱动高温电热膜。

8.如权利要求7所述的电加热模组，其特征在于包括：具有设定二维面状形态的柔性纳米碳薄膜，分别与所述柔性纳米碳薄膜电连接的、间隔设置的两个以上的电极，以及，分别与所述柔性纳米碳薄膜的相背对的两侧面结合的第一柔性绝缘导热层和第二柔性绝缘导热层。

9.如权利要求1-6中任一项所述低电压驱动高温电热膜的制备方法，其特征在于包括：

(1)提供纳米碳薄膜，并进行退火预处理，退火温度为350～400℃，退火时间为1～3h，退火气氛为空气气氛；

(2)以易挥发有机溶剂对绝缘导热材料进行润湿处理；

(3)将经过步骤(1)处理的纳米碳薄膜置于两层经步骤(2)处理的绝缘导热材料之间，并将所述纳米碳薄膜与至少两个电极电连接形成工作回路，获得所述低电压驱动高温电热膜的初成品；

(4)对步骤(3)所获的所述初成品进行热压处理，将所述纳米碳薄膜与绝缘导热材料压制密实，其中采用的热压温度为60～350℃，压力为10～40MPa，热压时间为2～60min。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于步骤(1)包括：将所述纳米碳薄膜切割加工至设定二维面状形态，从而使所述纳米碳薄膜具有设定驱动电压和/或设定驱动电流和/或设定功率，之后对所述纳米碳薄膜进行退火处理。