CN110945298A

CN110945298A - 电热元件、包含电热元件的传热系统及它们的制备方法

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Publication number: CN110945298A
Application number: CN201880052934.6A
Authority: CN
Inventors: J.V.曼特斯
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2038-06-18
Also published as: ES2863357T3; US11598561B2; EP3638963A1; WO2018232392A1; EP3638963B1; US20210148613A1; CN110945298B

Abstract

一种制备电热元件的方法包括提供电热材料，在该电热材料的第一表面处形成第一电极，和在该电热材料的第二表面处形成第二电极。所述第一电极的形成包括，或所述第二电极的形成包括，或所述第一电极和第二电极的每一个的形成独立地包括用导电表面改性来改性所述电热材料的相应的第一表面和/或第二表面。

Description

电热元件、包含电热元件的传热系统及它们的制备方法

背景技术

存在各种各样的用于冷却应用的技术，包括但不限于蒸发冷却、对流冷却或固态冷却例如电热冷却。用于家用和商用制冷和空调的最流行的技术之一是蒸汽压缩制冷剂传热回路。这些回路通常使具有适当热力学性质的制冷剂通过回路循环，该回路包括压缩机、排热热交换器(即热交换器冷凝器)、膨胀装置和吸热热交换器(即热交换器蒸发器)。蒸汽压缩制冷剂回路在各种设置下有效地提供冷却和制冷，并且在一些情况下可作为热泵反向运行。然而，许多制冷剂可产生环境危害，例如臭氧消耗潜能(ODP)或全球变暖潜能(GWP)，或者可能是有毒的或易燃的。此外，蒸汽压缩制冷剂回路在缺乏足以驱动制冷剂回路中的机械压缩机的准备好的电源的环境中可能不能实践或是不利的。例如，在电动汽车中，空调压缩机的功率需求可导致车辆电池寿命或行驶里程显著缩短。类似地，在各种便携式冷却应用中，压缩机的重量和功率要求可能是有问题的。

因此，开发冷却技术作为蒸汽压缩制冷剂回路的替代品一直是引人关注的。已经提出各种技术，例如依赖于材料（诸如电热材料、磁热材料或热电材料）的场活性传热系统或电流响应传热系统。然而，许多提议已被配置为具有有限的可扩展性或大规模生产能力的实验室规模演示。

已经提出电热材料（例如电热膜）用于传热系统。然而，当将电热材料制成用于传热系统的电热元件(包括用于向电热材料施加电场的导电电极的制造)时，它们遭遇多种潜在的待解决的问题。

简要描述

在一些实施方案中，制备电热元件的方法包括提供电热材料，在所述电热材料的第一表面处形成第一电极，以及在所述电热材料的第二表面处形成第二电极。形成所述第一电极包括，或形成所述第二电极包括，或形成所述第一电极和第二电极中的每一个独立地包括用导电表面改性来改性所述电热材料的相应的第一表面和/或第二表面。

在一些实施方案中，制备电热传热系统的方法包括如上所述制备电热元件，沿第一热流路径将所述电热元件热连接至散热器，沿第二热流路径将所述电热元件热连接至热源，以及将所述电极电连接至电源。

在一些实施方案中，制备电热传热系统的方法还可包括将所述传热系统组件连接至控制器，所述控制器被配置为选择性施加电压以激活电极，与沿所述第一热流路径和第二热流路径的传热相协调，以将热量从所述热源传递到所述散热器。

在一些实施方案中，电热元件包含电热材料、在所述电热材料的第一表面处的第一电极和在所述电热材料的第二表面处的第二电极。所述第一电极包含、或所述第二电极包含、或所述第一电极和第二电极中的每一个独立地包含所述电热材料的导电表面改性。

在一些实施方案中，传热系统包含电热材料、在所述电热材料的第一表面处的第一电极、在所述电热材料的第二表面处的第二电极。所述系统还包括在所述电热材料与散热器之间的第一热流路径和在所述电热材料与热源之间的第二热流路径。将电源连接至所述电极。所述第一电极包含、或所述第二电极包含、或所述第一电极和第二电极中的每一个独立地包含所述电热材料的导电表面改性。

在一些实施方案中，所述传热系统还可包括控制器，所述控制器被配置为选择性施加电压以激活所述电极，与沿所述第一热流路径和第二热流路径的传热相协调，以将热量从所述热源传递到所述散热器。

在上述实施方案中的任一个或其组合中，所述导电表面改性可包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处所述电热材料的原子或分子改性。

在上述实施方案中的任一个或其组合中，所述导电表面改性可包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处在所述电热材料中植入的离子。

在上述实施方案中的任一个或其组合中，所述导电表面改性可包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处选择性存在于所述表面的掺杂剂，所述掺杂剂提供载流子（电子或电子空穴）。

在上述实施方案中的任一个或其组合中，所述导电表面改性可包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处选择性存在于所述表面的电热材料中的原子或分子缺陷。

在上述实施方案中的任一个或其组合中，所述导电表面改性可包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处共价键合或离子键合至所述聚合物电热材料的取代基。

在上述实施方案中的任一个或其组合中，所述导电表面改性可包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处包含所述电热材料和导电添加剂的表面层。

在上述实施方案中的任一个或其组合中，所述电热材料可包含电热陶瓷组合物或电热聚合物组合物，以及其中如果所述电热材料包含所述电热聚合物组合物，则所述导电表面改性包括包含导电聚合物组合物的表面层，或者如果所述电热材料包含所述电热陶瓷组合物，则所述导电表面改性包括包含导电陶瓷组合物的表面层。

在上述实施方案中的任一个或其组合中，所述本体电热材料的电阻率可大于1×10¹⁰ Ω-cm，以及所述导电表面改性的表面电阻小于100 Ω/平方。

在一些实施方案中，所述导电表面改性的表面电阻可小于10 Ω/平方。

在一些实施方案中，所述导电表面改性的表面电阻可小于1 Ω/平方。

附图说明

本公开的主题在说明书结论处在权利要求书中特别指出并明确声明。由结合附图的以下详细描述，本公开的前述和其他特征和优点显而易见，其中：

附图是包含电热元件和其他组件的传热系统的一个实例实施方案的示意性描述。

详细描述

如上所述，制备电热元件的方法包括提供电热材料并在所述电热材料的表面处形成电极。提供电热材料可涉及制造电热材料，或从材料制造获得电热材料并将其形成为期望的形状配置。用于电热元件的电热材料可被配置为各种形状。在一些实施方案中，电热材料可被配置为薄膜。在一些实施方案中，电热材料的膜厚度可在一定范围内，其下限为0.1 µm、0.5 µm或1 µm，并且上限为1000 µm、100 µm或10 µm。上述上限和下限范围端点可独立地组合以形成多个范围，并且在此明确公开了表示范围端点的每个可能组合的范围。电热材料的实例可包括但不限于无机材料和电热聚合物。无机物的实例包括但不限于PbTiO₃(“PT”)、Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃(“PMN”)、PMN PT、LiTaO₃、钛酸锶钡(BST)或PZT(铅、锆、钛、氧)。电热聚合物的实例包括但不限于铁电聚合物、液晶聚合物和液晶弹性体。

铁电聚合物是结晶聚合物，或具有高结晶度的聚合物，其中聚合物链呈片晶和/或球晶结构的结晶排列可通过施加电场来改变。这样的特性可通过整合到聚合物主链中或以与主链的固定取向附加到聚合物主链的极性结构来提供。铁电聚合物的实例包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚三乙烯氟化物(polytriethylene fluoride)、奇数尼龙、含有衍生自偏二氟乙烯的重复单元的共聚物以及含有衍生自三乙烯氟化物的重复单元的共聚物。已广泛研究了聚偏二氟乙烯和含有衍生自偏二氟乙烯的重复单元的共聚物的铁电性质和电热性质。含有偏二氟乙烯的共聚物的实例包括与甲基丙烯酸甲酯的共聚物，以及与一种或多种卤代共聚单体的共聚物，所述卤代共聚单体包括但不限于三氟乙烯、四氟乙烯、三氟氯乙烯、三氯乙烯、偏二氯乙烯、氯乙烯和其他卤代不饱和单体。

在一些实施方案中，电热材料可包含以下单体混合物的共聚物，该单体混合物包含(i)偏二氟乙烯(VF)，(ii)选自四氟乙烯、三氟乙烯或比三氟乙烯小的单体的加聚单体，以及(iii)比偏二氟乙烯大、不同于(ii)的卤代加聚单体。在一些实施方案中，单体(ii)包含TrFE。在一些实施方案中，单体(ii)包含四氟乙烯(TFE)。在一些实施方案中，单体(ii)包含比TrFE小的单体，例如氟乙烯(VF)或乙烯。在一些实施方案中，单体(ii)包含两种或更多种以上单体的组合。单体(iii)的实例包括但不限于氯氟乙烯(CFE)、三氟氯乙烯(CTFE)、六氟丙烯(HFP)、偏二氯乙烯(VDC)、1,1-二氟丙烯(DFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(TFP)。在一些实施方案中，单体(iii)包含CFE或比CTFE大的卤代可聚合单体。在一些实施方案中，单体(iii)包含CFE。单体(iii)或共聚物中的其他单体中的氯取代基可沿共聚物主链随机分布，或者它们可具有沿主链的有序分布，如在专利申请PCT/US16/39609中所述，其公开内容通过全文引用结合到本文中。共聚物的实例包括但不限于P(VDF-TrFE-CFE)、P(VDF-TrFE-CTFE)、P(VDF-TrFE-HFP)、P(VDF-TrFE-TFE)、P(VDF-TrFE-VDC)、P(VDF-TFE-CFE)、P(VDF-TFE-CTFE)、P(VDF-TFE-HFP)、P(VDF-TFE-VDC)、P(VDF-TrFE-DFP)、P(VDF-TrFE-TFP)、P(VDF-VF-CFE)、P(VDF-VF-TFP)、P(VDF-TrFE-TFP)、P(VDF-TrFE-VF-CFE)、P(VDF-VF-CFE-TFP)及其混合物。共聚物中各单体的量可根据期望的共聚物的性质而变化。在一些实例实施方案中，单体(i)可以一定范围的量存在，其下限为45摩尔%、更特别为50摩尔%、和更特别为55摩尔%，并且上限为75摩尔%、更特别为70摩尔%、和更特别为65摩尔%。在一些实例实施方案中，单体(ii)可以一定范围的量存在，其下限为20摩尔%、更特别为22摩尔%、和更特别为25摩尔%，并且上限为38摩尔%、更特别为35摩尔%、和更特别为33摩尔%。在一些实例实施方案中，单体(iii)可以一定范围的量存在，其下限为2摩尔%、更特别为4摩尔%、和更特别为6摩尔%，并且上限为12摩尔%、更特别为10摩尔%、和更特别为8摩尔%。上述上限和下限范围端点可独立地组合以公开多个不同的范围，其中每个范围在此明确公开。

液晶聚合物或聚合物液晶包含包括介晶基团的聚合物分子。介晶分子结构是众所周知的，并通常被描述为具有响应于外部场(如外部电场)而产生偶极矩的电子密度取向的棒状或盘状分子结构。液晶聚合物通常包含许多由非介晶分子结构连接的介晶基团。非介晶连接结构及其在聚合物分子中的连接、位置和间距，以及介晶结构对于提供流体对外部场的可变形响应具有重要意义。通常，连接结构提供硬度，该硬度足够低使得通过施加外部场诱导分子重排，并且该硬度足够高以当不施加外部场时提供聚合物的特性。

在一些示例性实施方案中，液晶聚合物可在聚合物主链中具有棒状介晶结构，其由非介晶间隔基团分离，所述非介晶间隔基团具有柔性以允许介晶基团响应外部场重排。这样的聚合物也称为主链液晶聚合物。在一些示例性实施方案中，液晶聚合物可具有棒状介晶结构，其作为附着于聚合物主链的侧基而附着。这样的聚合物也称为侧链液晶聚合物。

主链液晶聚合物的实例包括具有分别用C₁₀和C₈聚乙烯间隔基团所示的重复结构的那些：

。

侧链液晶聚合物的实例包括具有分别用C₄和C₁₀聚乙烯间隔基团所示的重复结构的那些：

。

当然，上述结构是示例性的。许多其他液晶聚合物是已知的，并且可容易地被技术人员使用。

在一些实施方案中，液晶弹性体可基于已用交联改性的液晶聚合物。交联密度可调节到足够低，使得局部分子柔性得以保留，以允许介晶基团响应外部场时向列有序或近晶有序。然而，交联密度可设置得足够高，以产生聚合物对外部场的宏观弹性变形响应，而不是导致对外部场的流动、非弹性宏观响应的布朗分子运动。交联反应可依赖于任何类型的交联机制，例如在聚合期间在单体反应物中包括三官能或更高官能的单体，或者通过包括附着于聚合物链的官能侧基(例如羟基)，这些官能侧基可与交联剂(例如二异氰酸酯)反应。可选择官能侧基，以形成整合在交联链中的介晶基团，或者可将介晶基团作为侧基附着在聚合物链上，该聚合物链与非介晶的交联链分离。许多液晶弹性体为已知的，并且可很容易地被技术人员使用。

如上所述，第一电极和第二电极分别在电热材料的第一表面和第二表面处形成，并且第一电极、或第二电极、或第一电极和第二电极中的每一个分别在第一表面和/或第二表面处独立地包含电热材料的电表面改性。如本文所使用的术语表面改性是指在电热材料/电极界面的表面上或在该处，并且任选还在与该表面相邻的电热材料的局部区或区域中的改性，其不延伸通过电极之间的电热材料。由于表面改性是导电的，通过材料的改性的延伸将产生通过介电电热材料的导电路径，该路径将短路产生用于电热操作的电场所需的电极分离。

在一些实施方案中，导电表面改性可包括在相关表面处电热材料的原子或分子改性。在一些实施方案中，本体电热材料的电阻率可大于1×10¹⁰ Ω-cm，并且导电表面改性的表面电阻可小于100 Ω/平方。在一些实施方案中，导电表面改性的表面电阻可小于10 Ω/平方。在一些实施方案中，导电表面改性的表面电阻小于1 Ω/平方。术语“欧姆/平方”是技术术语，用于表示在来自电极的金属样品中实际平方的数量。例如，如果汇流条的宽度为4英寸，并且长度为1英寸，则其为4个平方，即宽度除以长度。表面电阻是电阻率除以厚度。因此，只需乘以长度并除以宽度(或者，除以平方数)。原子或分子改性可以多种方式进行。在一些实施方案中，离子植入技术将高能离子穿透到材料表面中以产生电荷供体或受体。离子植入可通过用包含可电离的原子或分子的气体的电子轰击形成正离子或负离子，并通过电磁加速和聚焦离子到定向到目标基材上的束中进行。插入束中的磁力分离器和孔可将通过分离器的离子限制为目标质量和能量/电荷值的离子。离子的能量及其组成和目标的组成将决定离子穿透进入目标的深度。在一些实施方案中，穿透深度可在从10 nm至1 μm范围内。当离子穿过固体电热材料时其逐渐失去其能量，这既来自于与目标原子的偶尔碰撞，又来自于由于电子轨道重叠的拖曳。在一些实施方案中，目标中离子能量的损失可防止离子穿透通过电热材料。在一些实施方案中，离子束的离子能量可在某一范围内，其下限为1keV、5 keV、10 keV或10 keV，并且上限为500 keV、250 keV、150 keV或100 keV。上述上限和下限范围端点可独立地组合以公开多个不同的范围，其中每个范围在此明确公开。植入到电热材料中的离子的负载量可由多种因素控制，诸如材料暴露于离子束的持续时间。在一些实施方案中，离子植入可提供在一定范围的离子植入剂量，其下限为1×10¹⁷个离子/cm²、1×10¹⁸个离子/cm²或1×10¹⁹个离子/cm²，并且上限为1×10²⁰个离子/cm²、1×10²¹个离子/cm²或1×10²²个离子/cm²。上述上限和下限范围端点可独立地组合以公开多个不同的范围，其中每个范围在此明确公开。离子植入可用聚合物电热材料或陶瓷电热材料来实现。在一些实施方案中，可选择植入的离子种类来替代电热材料中ABO₃钙钛矿结构或离子组中的A离子。离子源材料和植入的相应离子的实例包括但不限于La、Mn、Nb、Ta、V、Mg。

另一种形式的原子或分子表面改性可包括在制造期间引入到电热材料的一个或多个表面部分(任选包括与该表面相邻的局部区或区域)的掺杂剂。掺杂剂可包括电子供体或受体原子或原子组，其在陶瓷电热材料的晶格结构中替代其他原子，或在与陶瓷电热材料或聚合物电热材料的固溶体中。在一些实施方案中，选择性存在于表面的掺杂剂可在表面处提供载流子（电子或电子空穴）。在表面处或其附近引入掺杂剂可通过在合成或制造电热材料的表面部分期间选择性地加入或快速增加在电热材料的液体、粉末或气相前体中掺杂剂的量来实现。掺杂剂的实例包括Na、As、B、S、Sb、P。

另一种形式的原子或分子表面改性可包括能够提供导电性质的电热材料的原子或分子结构中的缺陷。这样的缺陷可通过将电热表面暴露于离子束(如上文用于离子植入所述)而形成，但主要通过离子冲击导致的分子结构缺陷的电子活性效应来产生导电性。例如，植入重离子(诸如Ar、He、Kr、Ze、Sb)可对陶瓷晶体结构解离或聚合物链断裂产生局部缺陷。这样的缺陷的电子活性效应可替代或补充由植入的离子本身或它们与电热材料原子或分子结构的相互作用产生的电子活性效应。

另一种形式的原子或分子表面改性可包括能够提供导电性质的电热材料的原子或分子结构中的缺陷。这样的缺陷可通过将电热表面暴露于电子束而形成，主要通过电子冲击导致的分子结构缺陷的电子活性效应来产生导电性。

在电热材料包含电热聚合物的一些实施方案中，原子或分子表面改性可包括在材料的表面处共价键合或离子键合至电热聚合物分子的一个或多个取代基。取代基可包括电子供体和/或电子受体基团，以提供导电效应。潜在的取代基的实例包括N、Si、As、Sb、Bi。取代基的组合可用于进一步增强导电效应。通过在制造期间引入取代的聚合物分子，可实现在电热材料表面处诱导导电性的取代基的选择性化学键合。化学键合可通过在电热材料的表面部分的制造位置处引入导电聚合物分子来实现。或者，可包括与聚合物分子键合的官能团，该聚合物分子可被反应或置换(例如，用湿化学或蒸汽化学)或转化(例如，通过热或光)，以在电热材料的暴露的表面处形成与聚合物分子键合的导电性增强的基团。

在一些实施方案中，导电表面改性可包括与底层电热材料相容的导电包层或表面层。如果电热材料包含电热陶瓷组合物，则所述相容的导电包层或表面层包含导电陶瓷组合物。陶瓷包层或表面层组合物可包括掺杂剂以提供或增强导电性，并且可包括来自底层电热材料的其他组成变化用于各种目的，例如用来增强一种或多种掺杂剂的导电效应。包层或表面层可作为生陶瓷带应用，该生陶瓷带作为最外表面带层与用于电热材料的其他生陶瓷带共同形成，然后烧结。同样地有聚合物电热组合物，包层或表面层可包括导电聚合物(包括具有产生导电性的取代基的聚合物)，该导电聚合物与电热聚合物的基底支撑物共同挤出。聚合物包层或表面层组合物可在聚合物分子上包括掺杂剂和/或取代基，以提供或增强导电性，并且可包括来自底层电热材料的其他组成变化用于各种目的，例如用来增强一种或多种掺杂剂的导电效应。电热材料和包层的组成配对的实例包括亚铬酸锶镧或钴锶镧、掺镧的钛酸锶等。

关于附图进一步描述传热系统的实例实施方案及其操作。如图所示，传热系统310包含电热元件，该电热元件包含电热膜312，其在相对表面上具有电极314和316。也可使用在堆叠中配置的多个电热元件。电热元件通过第一热流路径318与散热器317热连通，并且通过第二热流路径322与热源320热连通。下面在通过传热流体的流动来传热方面描述热流路径，所述传热流体的流动通过在电热元件与散热器和热源之间的控制阀326和328，但也可以是通过与电热元件和热源或散热器热传导接触的固态热热电开关，或者通过可移动以在电热元件与热源或散热器之间建立热传导接触的热机械开关的直通传导传热。控制器324被配置为通过电源(未示出)控制电流以选择性激活电极314和316。还配置控制器324来打开和关闭控制阀326和328，以选择性沿第一流动路径318和第二流动路径322引导传热流体。

在操作中，系统310可通过控制器324操作，该控制器324施加电场作为横跨电热元件的压差，以引起熵的减小和电热元件的热能释放。控制器324打开控制阀326，以沿流路径318将释放的热能的至少一部分传递到散热器317。这种传热可在电热元件的温度已上升到临界温度之后发生。在一些实施方案中，只要电热元件的温度增加到大约等于散热器317的温度，就开始向散热器317传热。在施加电场一段时间以诱导热能从电热元件到散热器317的期望的释放和传递之后，可去除电场。电场的去除引起熵的增加和电热元件的热能的减少。这种热能的减少表现为电热元件的温度降低到低于热源320的温度。控制器324关闭控制阀326以终止沿流路径318的流动，并打开控制装置328以将热能从热源320传递到较冷的电热元件，以再生电热元件用于另一个循环。

在一些实施方案中，例如，当利用传热系统来保持被调节的空间或热目标中的温度时，可将电场施加到电热元件以增加其温度，直到电热元件的温度达到第一临界。在第一温度临界之后，控制器324打开控制阀326以将热量从电热元件传递到散热器317，直到达到第二温度临界。在第一温度临界和第二温度临界之间的全部或部分时间段期间可继续施加电场，然后去除电场，以降低电热元件的温度，直到达到第三温度临界。然后，控制器324关闭控制阀326以终止沿热流路径318的热流传递，并打开控制阀328以将热量从热源320传递到电热元件。可任选地重复上述步骤，直到达到被调节的空间或热目标(其可为热源或散热器)的目标温度。

虽然本公开已结合仅仅有限数量的实施方案进行了详细描述，但应当容易理解，本公开不限于这样的公开的实施方案。相反，可修改本公开，以结合迄今未描述的、但与本公开的精神和范围相当的多种变化、改变、替换或等效安排。另外，虽然已经描述了本公开的各种实施方案，但是应当理解，本公开的各方面可包括仅一些所描述的实施方案。因此，本公开不被视为受限于前述描述，而仅受限于所附权利要求的范围。

Claims

1.一种制备电热元件的方法，所述方法包括：

提供电热材料；

在所述电热材料的第一表面处形成第一电极；以及

在第二表面处形成第二电极，

其中形成所述第一电极包括，或形成所述第二电极包括，或形成所述第一电极和第二电极中的每一个独立地包括用导电表面改性来改性所述电热材料的相应的所述第一表面和/或第二表面。

2.一种制备电热传热系统的方法，所述方法包括根据权利要求1所述的方法制备电热元件，沿第一热流路径将所述电热元件热连接至散热器，沿第二热流路径将所述电热元件热连接至热源，以及将所述电极电连接至电源。

3.权利要求2所述的方法，所述方法还包括将所述传热系统组件连接至控制器，所述控制器被配置为选择性施加电压以激活所述电极，与沿所述第一热流路径和第二热流路径的传热相协调，以将热量从所述热源传递到所述散热器。

4.一种电热元件，其包含：

电热材料；

在所述电热材料的第一表面处的第一电极；以及

在所述电热材料的第二表面处的第二电极，

其中所述第一电极包含、或所述第二电极包含、或所述第一电极和第二电极中的每一个独立地包含所述电热材料的导电表面改性。

5.一种传热系统，其包含：

电热材料；

在所述电热材料的第一表面处的第一电极；

在所述电热材料的第二表面处的第二电极；

在所述电热材料与散热器之间的第一热流路径；

在所述电热材料与热源之间的第二热流路径；以及

与所述电极连接的电源，

6.权利要求5所述的传热系统，其还包含控制器，所述控制器被配置为选择性施加电压以激活所述电极，与沿所述第一热流路径和第二热流路径的传热相协调，以将热量从所述热源传递到所述散热器。

7.前述权利要求中任一项所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述电热材料包含电热聚合物。

8.前述权利要求中任一项所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述电热材料包含电热陶瓷。

9.前述权利要求中任一项所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述导电表面改性包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处所述电热材料的原子或分子改性。

10.权利要求9所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述导电表面改性包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处在所述电热材料中植入的离子。

11.权利要求9所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述导电表面改性包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处选择性存在于所述表面的掺杂剂，所述掺杂剂提供载流子，即电子或电子空穴。

12.权利要求9所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述导电表面改性包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处选择性存在于所述表面的所述电热材料中的原子或分子缺陷。

13.权利要求9所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述导电表面改性包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处共价键合或离子键合至所述聚合物电热材料的取代基。

14.权利要求1-8中任一项所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述电热材料包含电热陶瓷组合物或电热聚合物组合物，以及其中如果所述电热材料包含所述电热聚合物组合物，则所述导电表面改性包括包含导电聚合物组合物的表面层，或者如果所述电热材料包含所述电热陶瓷组合物，则所述导电表面改性包括包含导电陶瓷组合物的表面层。

15. 前述权利要求中任一项所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述本体电热材料的电阻率大于1×10¹⁰ Ω-cm，以及所述导电表面改性的表面电阻小于100 Ω/平方。

16. 权利要求15所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述导电表面改性的表面电阻小于10 Ω/平方。

17. 权利要求15所述的方法或电热元件或传热系统，其中所述导电表面改性的表面电阻小于1 Ω/平方。