201039683 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 種基於奈米碳管之立 本發明涉及一種立體熱源，尤其涉及一 體熱源。 【先前技術】 熱源在人們之生產、生活、科研中起著重要之作用。立體熱 源係熱源之-種，其特點為立體熱源具有—立體結構，從而謂 〇待加熱物體設置於其内部進行加熱。由於立體熱源可對待加熱物 體之各個部位同時加熱’ 立體熱源具有加熱面廣、加熱均句 且效率較高紐點。立體熱源已成於工_域、科研領域或 生活領域等，如工廒管道、實驗室加熱爐或廚具電烤箱等。 立體熱源之基本結構通常包括—加熱元件。先前之立體熱源 之加熱元件通常採用金屬絲，如鉻鎳合金絲、銅絲、銦絲或鶴絲 等通過鋪設或纏繞之方式形成。然而，採用金屬絲作為加熱元件 ”有以下缺點.其-，金屬絲面容易被氧化，導致局部電阻增 〇 加’從而被燒斷，故使用壽命短；其二，金屬絲為灰錄射，故， 熱輻射效率低，輕射距離短，且輻射不均勻；其三，金屬絲密度 較大，重量大，使用不便。 為解決金屬絲作為加熱元件存在之_，碳纖_為其具有 良好，黑難雜能，密度小點成為加熱元件材料研究之熱 =。碳纖維作為加熱元_，通纽碳_紙之形式存在。所述 ^纖維紙包括紙基材和纖分佈於該紙基射之时基碳纖維。 、中、°氏基材包括纖維素纖維和樹脂等的混合物，瀝青基碳鐵雉 之直被為3絲〜6毫米’長度為5微米〜2晴米。然而，採用碳鐵維 3 201039683 •、'讀為加熱元件具有以下缺點：其-’由於該碳纖維紙中之瀝青 基=維魏分佈’所賴韻雜之強度較小，紐較差，容 易破4 ’同樣具有壽命較短之缺點；其二，碳纖維紙之電熱轉換 效率較低，不利於節能環保。 、 自九十年代初以來，以奈米碳管(請參見Heiicai 如此uies时 graphitic carbon，Nature，SumiG Iijima，vgI 354, p56(1991))為代表之 奈米材料以其觸之結構及性質狀了人們極大之關注。近幾年 ❹來’隨著奈米碳管及奈料料研究之不斷深人，其廣闊之應用前 景不斷顯現出來。范守善等人於民國95年6月16日申請的，於民國 97年1月1曰公開之一篇公開號為2〇〇8〇〇793之台灣公開專利申請 ^公開了 -種奈米柔性電熱材料。該電熱材料包括—柔性基體及 錄在所述紐基體巾之複數奈祕管。該複絲米碳管以粉末 態存在，彼關結合力鄉，無法形成—具有特定形狀之自支擇 結構。將該粉末態之奈米碳管與聚合物溶液混合時，該粉末態之 奈米碳管極㈣聚’從*導致奈米碳管在基體巾分散不均句。為 ❹ 了避免奈米碳管在聚合物溶液中分散時之團聚現象，—方面，在 分散之過程中需要通過超聲波振盪處理該奈米碳管與聚合物溶液 之混合物，另一方面，該電熱材料中奈米碳管之質量百分含量不 能太而，僅為0.1〜4%。 而且’奈米碳管在經過上述分散處理之後，即使奈米碳管彼 此間能夠相互接觸，其結合力也較弱，無法形成一自支撐之奈米 碳管結構。由於奈米碳管含量少，熱電材料之熱回應速度不夠^^ 電熱轉換效率不夠高，故該電熱材料之發熱溫度不夠高，限制、了 其應用範圍。另外，為了使奈米碳管在液相中分散，製備電熱材 4 201039683 .Γ:=:_合物材料’聚合物材料耐熱溫度較 基趙材米碟管形成電熱材料之方法限制了 【發明内容】 有蓉於此，確有必要提供—種雜轉換效率高， 乾圍較寬之立體熱源。 知…W皿度 一種立體熱源包括-加熱元件及至少兩- ο 包括基體及複數奈米碳管分佈於該基體中。該至少個2、、70件 設置且分別與該加熱元件電連接。所述加熱元件構成—個 二維結構，該加熱元种之複㈣米碳管城 : 米碳管結構。 :體熱源包括一加熱元件及至少兩個電極。該加敎元件 碳管複合結構。該至少兩㈣極與該加熱元件 加熱元件構成-個中空之三維結構，所述奈 構包括至少-自支撐之奈米碳管結構以及與該 米碳管結構複合之基體。 文筏之奈 一種立體熱源包括-中空之三較撐結構，—域元件盥至 少兩個電極。該加熱元件設置於該中空之三 奈未石厌官結構及與該至少-奈米碳管結構複合之基體。 與先前技術相比較，所述之立體熱源具有以下優點：由於該 奈米碳管結構為-自支標結構，該自支撐之奈米碳管基體: 直接複合，可《錢形狀域轉中料碳 _ 持-奈米碳管結構之形態，從而使加熱元件中奈米職= 5 201039683 .分触彡成導電纟驟，又衫奈純红加w財職狀溶液 ^分散濃度之_，進硫奈米碳f在加熱元件中之質量百分含 使該熱源具有較高之賴轉換效率，且發熱溫度 軌圍較寬。 【實施方式】 ο 以下將結合附圖詳細說明本發明之立體熱源及 請參酬〗及圖2,為本發明第—實施例提供:種 ⑻。該立體熱請包括-中空之三維支撐結構脱一祕元 於:1Γ第一電極110及一第二電極112。該加熱元件104設置 極二I之Γ維支樓結構102之絲。該第1極110和第二電 電源從而流過電流。 接，用於使所迷加熱元件⑽接通 :中=之三維支撐結構1〇2用於支樓加熱元件鮮使加熱 70 械立體結構，該立體結構定義-*門，#加埶-杜 1〇4矸作益叙士 a人从 餅又我工間’使加熱7G件 〇 Γ主rf ，從懈加熱元件·之加孰 效率。中空之三維支撐 々刀.、、、 者該中*之1古^ 硬性材料或柔性材料製成。 二樹ίΓΐΓΓ102選擇硬性材料時，其可為陶变、玻 2=等中之一種或幾種。當中空之三維支樓結 中之-種或幾種。當該巾空 纖，准辜 其在使用時還可根據需要f折;102選擇柔性材料時， 二，由硬:材料製成。所述中空之三維支撑結 構，其具體可根據實際結構’也可為半封閉結 而要如被加熱兀件之結構進行改變。該中 201039683 空之三維支撐結構102 空之三維支撐結構搬之；•狀、雜、長方體狀等。中 長方形等。在本==形狀亦 曼管，錢截面為-圓形。I二維支撐結構102為一空心陶 =口熱元件撕可設置於中空之三維 結構搬之外表面。所IΓ 04設置於中空之三維支擇 Ο Ο 該奈米碳管複Μ士構可、/…70件104包括一奈来碳管複合結構， 支撐結構102口之絲°;:: _未示）設置於中空之三維 合結構也啊職财齡in射為雜。錄米碳管複 ΐ=。縣料料細歡長度、寬纽厚度不t #人® 2二敎#結構為可選擇結構，#加熱元件104可自 支撐3圍形成-立體結構時，可無需三維支樓結構102。 私η米碳管複合結構包括—奈米碳管結構以及基體材料。 為—自她構。所謂“自支撐結構，，即該奈米碳 hi a過-支撐財撐，也能縣 過凡德瓦爾力相互則，如使奈米碳管結構具树定之形Γ 所述奈未碳官結射之奈米碳管包括單壁奈米碳f、雙壁太米石户 管及多壁奈米碳管中之—種或多種。所述_奈米碳管之^徑為人 0.5奈米〜5G奈米’所述雙壁奈米碳管之直徑為1G奈米〜如 所述多壁絲碳管之直徑為L5奈米〜料米。本發财，^米 碳官結構為層狀或線狀結構。由於該奈米嫂管結構具有自支撐 性，在不通過支顧支撐時仍可保持層狀或線狀結構。該奈米^ 7 201039683 管結構中奈米碳管之間具有大量間隙，從而使該奈米碳管結構具 有大里孔隙，所述基體材料渗入該孔隙中，與所述奈米碳管結構 緊密結合。所述孔隙之直徑小於10微米。所述奈米碳管結構之單 位面積熱容小於2χΐσ4焦耳每平方厘米_文。優選地，所述奈 米碳官結構之單位面積熱容可小於等於.7χ1〇-6焦耳每平方厘米開 爾文。具體地，所述絲碳管結構可包括至少—奈米碳管膜、^ 少一奈米碳管線狀結構或其組合。
所述奈米碳讀合結構可包括—層狀奈米碳管複合結構或至 少-線狀奈米碳管複合結構設置在中空之三維支撐結構ι〇2 面。 所述層狀奈米碳管複合結構為二維結構。該層狀奈来碳管複 合結構可包裹或纏繞在中空之三維支樓結構1〇2之外表面也可 通過枯結劑或機械方絲附或固定於中空之三維支樓結構ι〇2之 内表面。爾麵碳钱構絲體材料之複合方紅獨， 狀奈米碳管複合結構之具體結構包括以下兩種情形. 第:種情形’請參閱圖3，所述層狀奈米礙管複合結構包括一 2044 2042 不未0結構2G44中。該層狀之奈米碳管結構綱巾具有大量 =’ ’_層狀之奈米碳管結構綱4之 結_4包括複數奈米碳管膜時， 當該層狀之奈米碳管結構綱4 4 g線狀、4時，該概料碳管線狀結構可平彳·設置、 8 201039683 •交又設置士或編織成一層狀自支撐結構。當該層狀奈求碳管結構 2044同時包括奈米喊管膜和奈米碳管線狀結構時，所述奈求碳管 線狀=構設=於至少—奈米碳管膜之至少一表面。 第種f月幵凊參閱圖4，所述層狀奈米石炭管複合結構包括一 土體1〇42以及奈麵管結構2G44複合⑽基體測2中。該基 $綱2為層狀結構’且該奈米碳管結構綱分佈於絲體搬 二優選地’該奈米碳管結構2〇44在基體旗2中均勻分佈。請 ο 太11閱圓1胃該奈米碳管結構2044為複數平行且聽設置之 =碳管線狀結構時’該奈米碳管線狀結構由第1極加延伸 ϋ極m ’本實施例中，奈米碳管線狀結構由中空之 撐結構102之-端延伸至另一端。 又 所述線狀奈米碳管複合結構包 基體材料滲透於該太半夢給心 木厌S線狀結構以及一 構之砉。_ τ ^ S線狀、、，。構令或包覆於奈米碳管線狀結 合姓構時。圖5，當該加熱元件104為單個線狀奈米碳管複 ο 之= 管複合結構可直接纏繞於所述中空 第之内表面或外表面。請-併參閱圖1， 結構之_』：：=；：：：^嶋米碳管複合 9 1 大致+仃。请參閱圖6,當 2 米碳管複合結構時，該複數線狀;f複數線狀奈 編織成-層狀結構，然_繞或f設置或 102表面。 H於所述中空之三維支撐結構 201039683 •、，所述奈米碳管膜可包括奈米碳管拉膜、奈料管絮化膜或奈 米碳=賴膜。所述奈米碳管線狀結構可包括至少—個奈米碳管 線、稷數奈米碳管線平行排顺成之絲結構或複數奈米碳管線 相互扭轉組成之絞線結構。 、所述奈米碳管膜包括均勻分佈之奈米碳管，奈米碳管之間通 過凡德瓦爾^緊密結合。該奈米碳f膜中之奈米碳管為無序或有 序排列。坆裏無序指奈米碳管之排列方向無規律，這裏有序指至 >多數奈米碳管之刺方向具有—定規律。具舰 ❹軌括無序_之奈米碳管時，奈米碳管相互賴或者各向^ 當奈米碳管結構包括有賴狀奈米碳管時，奈米碳管沿 向或者複數方向擇優取向排列。本實施例中，優選地，所 包括複朗4設置之奈米碳㈣，麟奈米碳管 敎©雍、、為G，5奈米〜1絲。可以理解，奈米碳管結構之 之厚ί越Γ與ί厚度有關。在相同面積之情況Τ，奈米碳管結構 ❹熱回應速度越快。私反之不未石反官結構之厚度越小， 述二米喊拉臈為從—奈米碳管_中拉取所獲得之奈米 反吕、述奈米碳管結構可包括一層夺+碳;膜·、 奈米碳管拉膜。奈_管_包括概 行於奈米碳管拉模表面排列之奈米碳管二二==平 凡德瓦爾力首尾柄連。請來閱圖7及=/从奈未叙官之間通過 複數連續且定―}" 圖8 ’母一奈米碳管拉膜包括 ⑷通卿钢段143。該複編破管片段 互平行之奈奸其百尾相連。每一奈来碳管片段143包括複數相 y、心5,该複數相互平行之奈米碳管145通過凡德 201039683 ==接所=姆片段143具有任意的寬度、厚度、 寬I拉取f拉膜之厚度為α5奈米〜娜微米， 寬度”拉取.亥不米碳管拉膜之奈米碳管陣列之 97 ^8"16 Ο Ο ΓΛ辦請“奈米碳麵結構及其製備方法，，，申, 切帛精紅業（深圳）有限公司。為節省篇幅，僅引用於 ^但ΐ述申請所有技術揭露也應視為本發日科請技術揭露之二 理解的是’當該奈米碳管結構由奈米碳管拉膜组成， 且奈米碳管結構之厚度比較小時，例如小於 太乎 =有报好的_度，聽光衬_ 9G%，可胁製;:卡= 當所述奈米碳管結構包括兩相上之奈米碳管拉膜時 數層奈米碳錄_互疊加設置纽般置。轉兩層奈 拉膜中之擇優取向排列之奈米碳管之間形成一交又角度α，^ 2於〇度且小於等於90度（〇。通。）。所述複數層奈米碳管 拉膜之間或-個奈米碳管拉膜之中之相鄰之奈米碳管之間且有— 定間隙’從而在奈米碳管結射形賴數絲，絲之尺寸约小 於1〇微米以使所述基體滲入這些孔隙中。 1斤述不米奴g·絮化膜為通過—絜化方法形成之奈米碳管膜， ，奈米碳管絮倾包括相·繞且均勻分佈之奈米碳管。奈米碳 官之長度大於10微米，優選為200微米〜900微米。所述奈米碳^ 之間通過凡德瓦爾力相互吸引、纏繞，形成網絡狀結構。所述: 米碳管絮化膜各向職。所述奈米碳管絮化财之奈米碳管為二 11 201039683
勻分佈，無規則排列，形成大量之孔隙結構，孔隙尺寸約小於l〇 微米。所述奈米碳管絮化膜之長度和寬度不限。請參閱圖9,由於 在奈米碳管絮化膜中，奈米碳管相互纏繞，故該奈米碳管絮化膜 具有很好的柔韌性，且為一自支撐結構，可彎曲折疊成任意形狀 而不破裂。所述奈米碳管絮化膜之面積及厚度均不限，厚度為丄 微米〜1毫米，優選為100微米。所述奈米碳管絮化膜及其製備方 法請參見范守善等人於民國96年5月11日申請的’於民國97年 11月16曰公開之公開號為200844041之台灣公開專利申請“奈米 碳官薄膜之製備方法”，申請人：鴻富錦精密工業（深圳）有限公 司。為節省篇幅，僅引用於此’但上述申請所有技術揭露也應視 為本發明申請技術揭露之一部分。 所述奈米碳管碾壓膜為通過碾壓一奈米碳管陣列形成之奈米 碳管膜。該絲鮮雜膜包括柄分佈之絲碳管，奈米碳管 沿同-方向或不同方向擇優取向排列。奈米碳管也可係各向同 性。所述奈米碳管贼财之奈米碳管相互部分交疊，並通過凡 2爾力相互吸5丨，緊密結合，使得該奈米碳管結構具有很好的 2性，可曲折疊成任意形狀而树裂。且由於奈米碳管礙壓 半山^奈米碳官之間通過凡德瓦爾力相互吸引，緊密結合，使奈 壓為-自支#之結構。所述奈米碳f賴财通過礦 :二=列獲得。所述奈米碳管賴膜中之奈米碳管與形 ===_，，該夾_加在奈Li 1力越大，该夾角越小，優選地，該太乎浐其 塗臈中之奈米碳管平行於該生錄底排列。依據賴 12 201039683 • 同，該奈米碳管碾壓膜中之奈米碳管具有不同之排列形式。請參 閱圖ίο，當沿同一方向碾壓時，奈米碳管沿一固定方向擇優取向 排列。請參閱圖11，當沿不同方向碾壓時，奈米碳管沿不同方向 擇優取向湖。當從奈米碳管_之上方垂直賴奈米碳管陣列 時，奈米碳管碾壓膜係各向同性的。該奈米碳管碾壓膜中奈米碳 管之長度大於50微米。 ο 〇 該奈米碳管碾壓膜之面積和厚度不限，可根據實際需要選 擇，如被加熱物體所要加熱之時間。該奈米碳管碾壓膜之面積= ，米碳管_之尺寸基本相同。該奈米碳管雜膜厚度與奈米碳 管陣列之高度以及碾麼之壓力有關，可為i微米〜j毫米。可以= 解’奈米碳管卩車狀高度越大而施加之壓力越小，職備之奈米 碳管礙顧之厚度越大，反之，奈米碳管陣列之高度越小而^加 之壓力越大’則製備之奈米碳管碾壓膜之厚度越小。所述夺米碳 管賴臈之中之相鄰之奈米碳管之間具有—定間隙，從而^米 碳官礙壓膜中形成複數孔隙，孔隙之尺寸約小於1〇微米。所述太 米碳管雜膜及其製備方法請參見范守善等人於民國如料月2丁9 曰申請’概國98年1月1日公職為20_()348之台灣公開真 输薄_嶽，，，懷：輸帛精密工業（深 ’但請所有技術 揭露也應視為本發明申請技術揭露之一部分。 太當所述奈米碳管結構選用奈米碳管線狀結構，其包括至少一 :=!祕。當奈米碳管線狀結構包括複數根奈米纖線 $不米_長線平行設置或相互螺旋雜。 '' 所述奈米碳管線可為非扭轉之奈求碳管線或扭轉之奈米碳管 13 201039683 線。該非扭轉之奈料管料將 得到。請參閱圓12，該非扭轉太二厌^拉膜通過有機溶劑處理 線長度方向排列並首尾相連之炭管線包括複數沿奈米碳管 米碳管線包括複數奈米碳管片段;，:广:。優選地，該非扭轉之奈 凡德瓦爾力首尾相連，每—太^4複數奈米碳管片段之間通過 過凡德瓦爾力緊密結合之奈段包括複數相互平行並通 Ο 〇 長度、厚度、均勻性及形狀。該麵有任意之 直徑為0.5奈米〜100微米，優，=不未反吕線長度不限， 為10微米〜100微米。 該非扭轉之奈米碳管線直徑 兩端沿相反方向扭^械力將所述奈米碳管拉膜 括複數繞絲碳管__ 碳管線包 之奈米碳管線包括複數衫。優選地’該扭轉 通過凡德瓦爾力首尾相:該複數奈瓣 並通過凡德瓦爾力緊密結合之夺;括複數相互平行 音之善疮、度吞〈不木妷官。該奈米碳管片段具有任 及形狀°該扭轉之奈米碳管線長度不限， j .不未.微米。所述奈米碳 =等人於民國91年…日帽的，於民國料= 二_239 ^灣公告專利“一種奈米碳管繩及其 ^方法，申言月人··鴻富錦精密工業（深训）有限公司，以及於 ;國94年Π月Μ日公開公概為·72·6之台灣公開專利申 二不米& & 4及其製作方法”，φ請人：鴻富錦精密工業（深圳） 有限公司。為節省篇幅，僅4丨田 ,,^ , 僅W用於此，但上述申請所有技術揭露 也應視為本發明申請技術揭露之一部分。 14 201039683 • 進—步地’可_—揮發財機溶舰雌扭轉之夺米碳管 線。在揮發性有機溶劑揮糾產生之表面張力之作用下，處理後 之扭轉之奈米石炭管線中相鄰之奈米碳管通過凡德 合:使扭轉之奈料管線之_及比表丨二 其岔度及強度進一步增大。 由於該奈米碳管線為採时機溶劑或機械力處理上述太 ==!，該奈米碳管拉膜為自支據結構，故該奈米碳;線也 為自支撐、（構。糾，由於該奈·管財相鄰奈米碳管間存在 間隙，故該奈米碳管線具有大量孔隙，孔隙的尺寸約小於1〇微米。 本發明實施例之奈米碳管結構包括複數沿相同方向層疊設置 之奈米破管減’從而使奈米碳料射奈米碳料沿同一方向 擇優取向排列。 〇 所述基體之材料可選自高分子材料或非金屬材料等。該基體 或形成該基體之前驅體在一定溫度下為液態或氣態，從而使該基 體或該基體之前驅體在立體熱源卿之加熱元件辦之製備過程 中能夠滲f _奈米碳f結構之_或孔财，並戦—固態基 體與奈米碳官結構相結合之複合結構。該基體164的材料應具有 =之ub使其在該立體熱源獅之工作溫度内不致受熱 破壞、、變形、、氣化或分解。該高分子材料可包括熱塑性聚 合物或熱固性聚合物之—種或複數種，如纖維素、聚對苯二甲酸 乙醋、壓克力樹脂、聚乙烯、聚_、聚苯乙烯、聚氣乙烯、紛 雜脂、環氧樹脂、石夕膝及聚醋等中之一 _複數種。該非金屬 材枓可包括玻璃、陶究及半導體材料中之一種或複數種。 由於不米反S結構中之奈米碳管間具有間隙，從而在奈米碳 15 201039683 管結構中形成複數謂，且由於基 下為液態或缝，該基體在與奈米在一定溫度 合後形狀奈料管複合結叙__。辭知 ㈣^姆峨嶋翻基本沿同
該基體可只填充於所述奈米碳管結構之 :整結構。當該加熱元件靖複數二 夺’二氣米碳管結構可相互咖或相互接觸之設置於該基體 中。虽該奈米好結構為面狀結構時，該面狀結構可相互間隔或 相互接觸之並排設置或層疊設置在基體中；當該奈米碳管結構為 線狀結構時’錄狀結構可相㈣隔或相互接觸之麟設置在基 體中。s奈米碳管結構間隔設置於基體巾時，可節錢備該加熱 元件104所而之奈米碳管結構之用量。另外，可視實際需要將奈 米破管結構設置在絲讀定錄，從而使該加熱元件1〇4在不 同位置具有不同之加熱溫度。 所述基體滲透於奈米碳管結構之孔隙中，可起到固定該奈米 破官結構巾之奈米碳管之作用，使在使㈣奈米碳管結構中之奈 米碳管不致因外力摩擦或刮劃而脫落。當所述基體包覆整個奈米 奴管結構時，該基體可進一步保護該奈米碳管結構，同時保證該 加熱元件104與外部絕緣。另外，該基體可進一步起到導熱及使 熱1分佈均勻之目的。進一步地，當該奈米碳管結構急劇升溫時， 5亥基體可起到緩衝熱量之作用，使該加熱元件104之溫度變化較 16 201039683 :與=基體材料為柔性材料時，可增強奈米碳管複合結構 104，可體與自之奈米碳管結構直接複合形成加熱元件 量達到t ^了在加熱元件1〇4中均句分佈，且奈米碳管之含 !士檨為—6 ± 〃立體熱源勘之發熱溫度。由於該奈米碳管 _自切』:j奈米碳管在奈米碳管結構中均勻分佈， 献_ 丁 /、反&、、、。構與基體直接複合，可使複合後形成之 ❹ 〇 態，Γ而使中奈米碳管仍相互結合保持一奈米碳管結構之形 又不成太半、凡件104中奈米碳管既能均勻分佈形成導電網絡， 管複濃度之限制，使奈米碳管在奈米碳 丹τι貝里百分含量可達到99%。 電極ιιΓΙμ電極110和第二電極112由導電材料製成，該第— = ㈣，雨_、金梅者 、 第電極11〇和第二電極112 ：Μτ兔一昆道泰 型立嶋觸時，解賴之厚度二= 銦錫氧化物⑽)、録 該金屬或合錄料可域、銅n合物_性奈米碳管等。 其任意組合之合全。本實施财目、金、鈦、斂、把、铯或 有較好ttn’厚度為5奈米°所述金屬娜米碳管具 所述所述第一電極110及第二電極把與 ，=、、、兀件104之間形成良好之電接觸，減少歐姆接觸電阻。 米石户焚^I電極110和第二電極m與加熱元件辦中之奈 /、…構電連接。其中’第-電極110和第二電極m間隔設 201039683 置，以使加熱元件Κ)4麵於立體熱源励時接入—定 免短路現象產生。 您 Ο ❹ —當基體只填充於該奈米碳管結構之孔隙中時，由於該奈米碳 管結構中部分奈米碳管部分暴露於加熱元件104表面，节^一^ 極no和第二電極112可設置在加熱元件1G4之表面上了從而: 该弟-電極11G和第二電極112與奈米碳管結構電連接。該第一 電極110和第二電極112可設置在加熱元件綱之同一表面上也 可設置在加熱元件104之不同表面上。另外，當該加統件谢 中基體包覆整個奈米碳管結構時，為使該第—電極110和第二電 極112與該奈米碳管結構電連接，該第—電極11()和第二電極m 可設置於加航件之基财，並直接與絲碳管結構接觸。 此時，為使該第-電極110和第二電極112與外部電源導通，該 第-電極110和第二電極112可部分暴露於加熱元件⑽之外； 或者，該立體熱源！⑻可進—步包括兩條引線，分顺該第 極110和第二電極112電連接，並從該基體内部引出。 當該奈米碳管結構中奈米碳管有序制時，該奈米碳管 列方向可沿從第-電極110至第二電極112方向延伸。 -電極110和第二電極112可通過一導電枯結劑(圖未示)設置於該 m :或奈米碳管結構表面，導電餘·實現第一^ 110和第二電極m與奈米碳管結構電接觸之同時，還可將 -電極110和第二電極112更好地固定於奈米礙管結 上。該導電赌财為銀膠。 #之表面 18 201039683 .電机故’所述第—電極110和第二電極112只需要導雷 ==件ΚΗ中奈米碳管結構之間形成電接觸都在本發权 口、所述第—電極110和第二電極112之具體位置不限， /、而確保弟一電極 110 ^ - cfr J.-C 11 〇 \ ο 接。由於加熱元件綱為一1和…熱元件1〇4電連 材料包括一基體和分佈於；，該奈米碳管複合 熱作用之树絲1正起到加 應與奈H1G和第-電極112 =熱:件104電連接，其數量不限，通過控制= 個二電_任意兩 加熱元件Κ)4轉。優選地連接於細鱗極之間之 極通過外接導線（圖^ 複數電極中之任意兩個相鄰之電 〇 設置之電極同時紅別與外部電源電連接，即交替間隔 用於射層108 ’熱反射層1〇8 週邊，當加熱=:：=^r_。4 時，熱反射層·設置於^ 構102之内表面 之Η 之三維支擇結構102與加熱元件辦 設置於^ : 構1〇2之外表面；當加熱元件綱 於加熱元件之;^ 之外表面時，熱反射層⑽設置 Μ 1〇2^^ 、卩加熱70件104設置於中空之三維支撐結 置於中Γ、、、射層108之間。本實施例中’由於加熱元件設 、工之二維支樓結構102之外表面，所以熱反射層⑽設置 19 201039683 於加熱元件1〇4之外表面。熱反射層應之材料為一白色絕緣材 料，如：金屬氧化物、金屬鹽或陶解。熱反射層廳通過賴 或塗敷之方法設置於中空之三維支樓結構搬之外表面。本實施 例中’熱反射層1〇8酣料優選為三氧化二铭，其厚度為勘微 米〜0.5宅米。可以理解，該熱反騎⑽為—可選擇結構，當立 體熱源100未包括熱反射層時，該立體熱源1〇〇也可用於對外加 熱。 Ο 〇 所述立體熱源100進-步包括一絕緣保護層（圖未示）。所述 絕緣保護層用來防止該立體熱源雇在使用時與外界形成電接 觸，同時還可防止加熱元件104中之奈米碳管結構吸附外界雜質。 絕緣保護層設置於加熱元件射與外界細之表面上。可以理 解，所述絕緣保護層106 4 一可選擇結構。當加熱元件⑽不與 外界接觸或者當基體完全·奈米碳管結構時，可無需絕緣保護 層。所述絕緣㈣層之材料為—絕緣材料，如：橡膠、樹脂等。 所述絕緣碰層厚度视，可根據實際情況選擇。優選地，該絕 緣保護層之厚度為0.5〜2毫米。該絕緣保護層可通過塗敷或濺射之 綠形成於加熱元件綱之表面。本實施财，由於加熱元件· 没置於中空之三維支撐結構1〇2與熱反射層 108之間，所以益兩 絕緣保護層。 ”、'而 本實施例提供-種使用上述立體熱源腦加熱物體之方法， Α括以下步驟：提供—待加熱之鏡；將待加熱 熱源觸之内部空間中；將立體熱源勘通過第-電極110 L 峨人1㈣伏之電_，使立體熱源 加熱功率為！瓦，瓦，該立體熱源可輻射_較長之電磁 20 201039683 *波。通過溫度測量儀測量發現該立體熱源100之加熱元件綱表 =之/皿度為5G〇5GGt，加熱待加熱物體可見，該奈米碳管複 合結構具有鶴之電鋪換財。由於加熱元件表面之熱量 以熱輪射之形式傳遞給待加熱物體，加熱效果不會因為待加孰物 2中各個部分與立體熱源細之距離不同而產生較大之不同，可 實現對待加熱物體之均勻加熱。對於具有黑體結構之物體來說， 其所對應之溫度為减>45(TC時就能發出人眼看不見之熱幸畐射 〇 2外線h此時之無射最歡、效率最高，所產生之熱輕射熱 置最大。 該立體熱源100在使用時，可將其與待加熱之物體表岐接 接觸或將其與被加熱之物體間隔設置，利用其熱輻射即可進行加 熱。該立體熱源100可廣泛應用於如工廠管道、f驗室加鼓 廚具電烤箱等。 請參關15,本發明實施例進一步提供一種上述立體_⑽ 之製備方法’其包括以下步驟： 〇 、辣一，提供一奈米碳管結構，該奈米碳管結構包括複數孔 隙0 由於奈米碳管結構可包括奈树管轉，奈米碳管礙遷膜， ，米破管絮化職絲碳管雜結構巾之—種或_，故奈米碳 官結構之製備方法分卿應上a四種結構分為四種方法。 (一）奈米碳管拉膜之製備方法包括以下步驟： 生長基底，該陣列為超 首先’提供一奈米碳管陣列形成於一 順排奈米碳管陣列。 該奈米碳管陣狀製備方法採用化學氣減積法，其具體步 21 201039683 .驟包括.（a)提供一平整生長基底，該生長基底可選用p型或N 3L石夕生長基底，或形成有氧化層之⑦生長基底，本發明實施 例優選為採用4英寸之石夕生長基底；⑻在生長基底表面均勾形 成-侧立匕劑層’該催化劑層材料可選用鐵（Fe)、銘（c〇)、錄（Ν〇 或其任意組合之合金之一；（c)將上述形成有催化劑層之生長基 底在700 C〜900 C之空氣中退火約3〇分鐘〜9〇分鐘；⑷將處理 過之生長基底置於反應爐中，在保護氣體環境下加熱到 ❹500C, 740C ’然後通入碳源氣體反應約5分鐘〜30分鐘’生長得 到奈料管_。該奈米碳辩顺魏彼辭行且垂直於钱 基底生長之奈米碳管形成之純奈米碳管陣列。通過上述控制生長 條件’該定向排狀奈米碳管_中基本不含有㈣，如益定型 碳或殘留之催化劑金屬顆粒等。 本發明實施纖供之奈米碳管_為單縣米碳管 壁奈米碳管_及多㈣米碳管陣财之—種。所述奈米碳管之 f徑為1〜5〇奈米，長度為50奈求〜5毫米。本實施例中，奈米碳 〇 官之長度優選為100〜900微米。 、本發明實施财碳源氣可乙炔、乙烯、甲料 較活潑之碳氫化合物，本發明實施例優選之碳源氣為乙块； 氣體為氮氣或惰性氣體，本發明實施例優選之保護氣體為H 可以理解’本發明實施例提供之奈米碳管陣列不限於上述製 ^方法，也可為石墨電錄流電弧放電沈積法、轉蒸發沈積= 至少ί二===具從奈米碳管陣列中拉取奈料管獲得 至> 不、未板官拉膜’其具體包括以下步驟：（a)從所述超順排 22 201039683 •奈中選定―_财-定寬度之複財 施例優選為採用具有一定寬度之 ^^官，本實 陣列以選定-個或具有一定寬度之複數==觸奈米碳管 ^該敝綱管， 米嫩膜。該拉取方㈣基：於 上植伸過財，職數奈米碳跔财拉力_下^ 伸方向逐親離生長基底之同時，由於 下沿拉 管片段分別與其他奈料管“首尾 ;拉出’從而形成-連續、均勻且具有—定寬度之奈 二。 該奈米碳管城之寬度與奈米碳管 有、B、° 碳管拉膜之具庳^ 寸有關’該奈米 之面積為t^r ’Γ需求制得。當該奈米碳管陣列 2積為財時，該奈米碳管拉膜之寬度為G.5奈米〜1〇厘乎 該奈米碳管拉膜之厚度為0.5奈米〜1〇〇微米。 未 ㈡奈米碳管絮化膜之製備方法包括以下步驟： ❾ 首先，提供一奈米碳管原料。 所述奈米碳管原料可為通過化學氣相沈積法、石墨電極恒产 電弧放電沈積法或鐘射蒸發沈積法等各種方法製備之奈米礙管。 μ本實施射’採用刀片或其他工具將上述定向排列之 =車列從基底到落’獲得一奈米碳管原料。優選地’所述:奈米 石反官原料中，奈米碳管之長度大於1〇〇微米。 '、 其次，將上述奈米碳管原料添加到—溶射並進行絮化處理 獲得-奈米碳管絮狀結構，將上述奈米碳管絮狀結構從溶劑中分 離’並對該奈米碳管絮狀結構定型處舰獲得—奈米碳管絮化膜。 23 201039683 . 本發明實施例中，溶劑可選用水、易揮發之有機溶劑等。絮 化處理可通過採用超聲波分散處理或高強度攪拌等方法。優選 地’本發明實施例採用超聲波分散10分鐘〜30分鐘。由於奈米碳 官具有極大之比表面積，相互纏繞之奈米碳管之間具有較大之凡 德瓦爾力。上述絮化處理並不會將該奈米碳管原料中之奈米碳管 完全分散在溶劑中，奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引、纏 繞，形成網絡狀結構。 0 本發明實施例中，所述之分離奈米碳管絮狀結構之方法具體 包括以下步驟：將上述含有奈米碳管絮狀結構之溶_入一放有 濾紙之漏斗中；靜置乾燥一段時間從而獲得-分離之奈米碳管絮 狀結構。 本發明實施例中，所述之奈米碳管絮狀結構之定型處理過程 具體包括以下步驟：將上述奈米碳管絮狀結構置於一容器中；將 =奈米碳管絮狀結構按照預定雜_ ;施加—定壓力於攤開之 不米兔管絮狀結構；以及，賴奈米碳管絮狀結射朗之溶劑 ❹供乾或等溶劑自然揮發後獲得一奈米碳管絮化膜。 可以理解，本發明實施例可通過控制該奈米碳管絮狀結構攤 開=面積來控制該奈米碳管絮化膜之厚度和麵密度。奈来碳管絮 狀結構_之面積越大’職奈树管f化膜之厚度和麵密度就 越小。 、另外，上述分離與定型處理奈米碳管絮狀結構之步驟也可直 ，通3f抽叙方式實現，具體包括以下步驟：提供-孔隙濾膜及 氣漏斗，將上述含有奈米碳管絮狀結構之溶劑經過該孔隙濾 、到入该抽氣漏斗中；抽濾並乾燥後獲得-奈米碳管絮化膜。該 24 201039683 面光滑、尺寸為〇.22微米之濾膜。由於抽濾方式 其絮狀㈣狀认之氣_用於該奈米碳管餘結構，該奈米碳 構㈣轉會直接形成—均勻之奈米碳管絮倾。且， 由於孔隙;慮膜表面光滑，該奈米碳管絮化膜容易剝離，得到一自 支撑'之奈米碳管絮化膜。 ο 可以理解，該奈米碳管絮化膜具有一定之厚度，且通過控制 該不米碳打餘構_之面軸聽力大何控财米碳管絮 化膜之厚度。該奈米碳管絮化膜可作為一奈米碳管結構使用，也 兩層奈米碳管絮化膜層疊設置或並排設置形成一奈米碳 官結構。 (三）奈米碳管賴膜之製備方法包括以下步驟： 首先’提供一奈米碳管陣列形成於一生長基底，該陣列為定 向排列之奈米碳管陣列。 米奴管陣列優選為一超順排奈米碳管陣列。所述奈米 反s Uit奈米碳管陣狀製财法綱。 〇 ^，採用-施壓裝置，擠壓上述奈米碳管陣列獲得一奈米 厌官碾壓膜，其具體過程為： 該_襄置施加一定壓力於上述奈米碳管 开過:：’奈米碳管陣列在壓力之作用下會與生長基底分離心 >成由複數奈米碳管組成之具有自支撐結構之奈米碳管礙壓膜， 所述之讀奈轉管基本上·祕管賴默表面平行。 树明實施例中’施壓農置為一壓頭，壓頭表面光滑，壓頭 >狀及擠壓方向決定製備之奈米碳管礙壓膜中奈米礙管之排列 ，。優選地’當_平面壓頭沿垂直於上述奈祕管陣列生長 25 201039683 基底之方向賴時，可獲得奈米碳管為各向同性排列之奈米碳管 礙壓膜；當採職碱_料—固定方向碾壓時，可獲得太米 碳管沿該固定方向取向排列之奈米碳管礙賴；當_滾壓 頭沿不同方向頓時，可獲得奈米碳管料財向 米碳管碾壓膜。 不 Ο Ο 士可以理解’當採用上述不同方式擠壓上述之奈米碳管陣列 …奈米碳管會在壓力之作用下傾倒，並與相鄰之奈米碳管通過 凡么、瓦爾力相互糾、雜軸由複數奈米碳管㈣之具 撐結構之奈米碳管碾壓膜。 〃 本技術領域技術人員應明自，上述奈米碳管陣列之傾倒程产 即擠_奈米碳管陣列之排列方向與未被擠壓時奈米碳管陣= =排=向:成之角度）與壓力之大小有關’壓力越大傾角越 製備之不米碳管碾壓膜之厚度取決於奈米碳管 π大小。奈米碳管陣列之高度越大而施加之壓力越二; 叙不米碳管賴歉厚魏大；狀，奈米辟物之高度越 越ΐ’/^之奈米碳管礙壓膜之厚度越小。該 膜之寬度與奈米碳管_所生長之基底之 關’該奈轉管碾顧之長度靴，可纖實際需求制得。 —I以理解，該奈米碳管觀膜具有—定之厚度，且通 ^陣^之高度以及壓力大小可㈣其厚度。所㈣奈米碳管带 Μ可直接作為-奈米碳管結構使用。另外，可將至少兩層奈米 厌s礙壓膜層疊設置或並排設置形成—奈米碳管結構。 ’、 (四）奈米碳管線狀結構之製備方法包括以下步驟： 首先’提供至少一奈米碳管拉膜。 26 201039683 方法=米碳管拉膜之形成方法與㈠中奈米碳管拉膜之形成 ，次’處理該奈米碳錄膜，形成至少— 一遠處理奈米碳管_之步驟可為採 =Β、、、。 管拉膜，從而得到—非扭轉奈米碳管線，或為== 輯奈求碳 該奈米碳管拉臈，從而得到-扭轉奈米碳管線機械外力扭轉 触理奈米碳管城軸雜轉 Ο Ο 方法與（-）巾_有機溶斜低奈米碳管拉 =線之 其區別在於’當需要形成非扭轉奈米碳管線時，太奸=似’ 兩端不固定’即不將奈米碳管拉膜設置在基底框:::之 採用機械外力扭轉該奈米礙管拉膜之步驟為採用一機 H 所=米碳管膜兩端沿相反方向扭轉形成扭轉之奈 =地，可採用-揮發性有機溶劑處理該扭轉之奈米碳 揮發性有機溶劑揮發時產生之表面張力之作用下，處理後之 奈米碳管射鴻之奈轉f通軌德關力緊密結合，使 之奈未碳管線之比表面積減小，紐降低，與未經有機溶劑處2 之扭轉奈米碳管線相比密度及強度均增大。 :奈:=米碳管線製備至少一奈米碳管線狀結構， 上述扭轉奈米碳管線或非扭轉奈米碳管線為一自支撐結構， 可直接作為-奈米碳管結構使用。另外’可將複數 行排列成一束狀奈米碳管線狀結構，或者將該平行排^之複數: 米碳管線經一扭轉步驟得到一絞線狀奈米碳管線狀結構。進 地，可將該複數奈米碳管線或奈米碳管線狀結構相互平行、交2 27 201039683 或編面狀奈米碳管結構。 和奈米碳管線:::::膜、奈米碳管絮化膜、奈米碳管碾壓膜 步驟二，^ 軸幾雜絲米碳管結構。 設置=巾搬，將該奈料管結構 料可支=構102用於支撐奈米碳管結構，其材 Ο Ο 性材料，如··塑膠或羊性ΐ二璃=脂、石英等’亦可選擇柔 支樓結構他為一陶究管纖維4 °本實施例優選地，中空之三維 102 ^ 三維支樓結構他外接纏繞或包裹於所述中空之 Γ生層拉膜之厚度為_微米。利管結構二: 將絲料管結觀胁所騎红三敎餘構 -電=及間Γ成—第—電極11G及—第二電咖，並將第 ===112 繼結獅成電連接。 ”構有關二110和弟-電極112之設置方式與奈米碳 吕、、口構有關1保證奈米碳f結構中、 極110向第二電極112之方向延伸。刀不以反。口者弟-電 28 201039683 /斤述之第一電極加和第二電極m可設置在奈米碳管結構 之同-表面上或不同表面上，且第—電極11〇和第二電極瓜 繞設置於奈米碳管結構之表面。其中，第—電極no和第二電極 —之間相IW置’以使奈米複管結構應用於立體熱源勘時接入 =且值從而避免短路現象產生。奈米碳管結構本 附性與導電性，故第-電極和第二電極u 2 構之間形成很好的電接觸。 /、不卡反g、.、0 ❹ 〇 所述第-電極H0和第二電極112為導電薄膜、 該導電薄膜之材料可為金屬、合金、銦錫氧化物⑽) 過US ίΓ)、導魏膠、導電聚合物等。該導電薄膜可通 結構表==屬nr沈積法或其他方絲祕奈米碳管 構表面該金屬片可為銅片或銘片等。該金屬片或者 :=枯結齊上固定於奈米碳管結構表面。本實施例過 濺射法分.該奈錢管結齡面 然後將該兩個崎別舆一導 姓構0和第二電極112還可為一金屬性奈米碳管 構包括定向排列且均勻分佈之金屬性奈二 太平二Γ 構包括至少—奈米碳管拉膜或至少— 線。優選地’將_奈米辭㈣分概置於沿中办之 :支卿㈣度方向之兩端物—電㈣和第二電極 可以理解’本實_中，還可先在奈米碳管結構 兩個平行且間隔設置之第1極卿第二電極112，且 0和第二電極112與奈米碳管結構電連接。織，輸= 29 201039683 有第一電極110和第二雷 之三維支撐結構搬之表面。在形管結構設置於上述令空 之後，可進一步形成兩條導電引線，人:極110和第二電極112 _112弓|出i外部電路。、、’ /刀別從第一電極11〇和第二 步驟四’提供一基體材料 米碳管結構複合，形成—奈米碳管複合、纟^材料預製體與奈 體材製體可為基體材料所形成之_ ❹
㈣反應物。該基體材料預製體在—歧度下應為液態 2基體㈣包括高分子㈣或非金翁料等。具體地，該 性聚合物或熱固性聚合物中之—種或複數 故該基體㈣賴體可為生成雜雛聚合物或熱固性聚合 之聚合物單體溶液，或該熱塑性聚合物或熱固性聚合物在揮發 性有機溶劑中賴後形紅混合液。該转屬_可包括玻璃、 陶纽半導體材料中之-賊複數種，故該基體材料預製體可為 '屬材料顆粒製成之㈣、製備該非金屬材料之反應氣體或呈 氣態之該非金騎料。具舰’可採用真空蒸鍍、雜、化學氣 相沈積（CVD)以及物魏相沈積（PVD)之方法形成氣態之基 體材料預製體，並使該基體材料預製體沈積在奈米碳管結構之奈 米碳管表面。另外，可將大量非金屬材料顆粒在溶劑中分散，形 成一渡料作為該基體材料預製體。 田5亥基體材料預製體為液態時’可通過將該液態基體材料預 製體浸潤該奈米碳管結構以及固化該基體材料預製體，從而使該 基體材料滲透至該奈米碳管結構的孔隙中，形成一奈米碳管複合 30 201039683 結構；當該基體材料預製體為絲時，可將該基體材料預製體价 積於奈米構巾之奈米碳管表面，從而使該基體材料充滿該 奈米碳管結構之絲中，形成—奈米碳管複合結構。當該基體材 料預製體為聽時，可通過賴、倾等方法與該奈米碳管 形成複合結構。 形 本實施例採用注膠法將高分子材料與奈米碳管結構複合 成一奈米碳管複合結構，該方法具體包括以下步驟： Ο 〇 (一）提供一液態熱固性高分子材料。 所述液態熱固性高分子材料之枯度低於5帕.秒，並能在室溫 下保持該财在3〇分鐘以上。本發明實施繼選以環氧樹脂製備 液態熱固性尚分子材料，其具體包括以下步驟： 首先，將縮水甘油醚型環氧和縮水甘油酯型環氧之混合物置 於-容器巾’加熱至3〇°C〜60°C ’並對容器中所述縮水甘油晴環 氧和縮水甘_型魏之齡物游1G分鐘，直輯魏水甘油 醚型環氧和縮水甘油酯型環氧之混合物混合均勻為止。 其次，將脂肪胺和二縮水甘油醚加入到所述攪拌均句之縮水 甘油趟型環氧和縮水甘油g旨型環氧的混合物令進行化學反庳。 最後，將所述縮水甘油醚型環氧和縮水甘油酯型環氧之混合 物加熱至30 C〜60 C ’從而得到一含環氧樹脂之液態熱固性高分子 材料。 (一）採用所述液恶熱固性兩分子材料浸潤所述奈米碳管結 構。 採用所述液態熱固性高分子材料浸潤所述奈米碳管結構之方 法包括以下步驟： 31 201039683 於一=將設置有奈靖結構之中空之三維支撐結構ι〇2置 其次，將所述液態熱陳高分子材·射進所述模具中，浸 满所述奈米碳管結構。為了讓液態熱固性言又 述奈^炭侧姻物_^物於 = 所 本實施例帽勘層奈米碳管拉膜層疊包裹於陶餘之表面 Ο 。織將魏樹關鄉_性高分子材料注射進 所捕具巾，制·奈米碳管結構20分鐘。 可以理解，將所述液態熱·高分子材料制所述奈米碳管 3之方柄限注射之方法，崎液祕陳高分子材料還可通 播毛細_被狀騎述奈米碳管結射，制魏奈米碳管結 ^或者將所述奈米碳管結構魏在所述液態熱雖高分子材料 中0 ―)耻賴熱雜高分子材料，制—奈米碳管高分子 材料複合結構。 本實施例中’含環氧細旨之熱固性高分子材料之固化方法具 體包括以下步驟： 人:先，通過一加熱裝置將該模具加熱至5〇t〜7(rc，在該溫度 下^環氧樹脂之熱_高分子材料為祕，轉該溫度〗小時〜3 1知’使得雜IU性高分子材料輯吸熱明加其固化度^ 士其次，繼續加熱該模具至8〇t〜10(TC，在該溫度下维持1小 %* 3小％•’使得所述熱固性高分子材料繼續吸熱以增加其固化度。 士再次’繼續加熱該模具至lHTC〜150t：，在該溫度下維持2 J %·〜20小時’使得所述熱固性高分子材料繼續吸熱以增加其固化 32 201039683 度0 破管高最輸至簡，购得一奈米 民國管，結構之具體步驟可參見范守善等人於 =所複有r之製備方法”。為節省篇幅’僅= 上过申讀有技術揭露也應視為本發明申請技觸露之一部分。 ❹ 〇 也可上述含環氧樹脂之熱固性高分子材料之固化方法 子材==溫之方法，細溫度輕赋，使瓣高分 可以轉’上述步驟三巾形成第—電極⑽和第 ^驟可在麵四形成終米碳管複合結構讀餘。當該基體 材碑僅填充於該奈米碳管結構之孔 二二異 露:奈米碳管複合 二m直接形成於該奈米碳管複合結編 …丁、卡反目、.、。構形成電連接。當該基體材料全部 ，可採用—切割之步驟_該奈米碳管複合結^從= 三相同之方法賴第-電極朗與步驟 米碳管結構電連接。°和第一電極瓜與暴露出來之奈 綱之立體熱源勘包括一熱反射層108設置於加熱層 * 1形成奈米碳管複合結構之後，射進—步包括一 形成一熱反射層1〇8於奈米碳管 祜 熱反射層厕可通過塗㈣之外表面之步驟。形成 錢或鍍M之方法實現。當該熱反射層108 33 201039683 之材料為金屬鹽或金屬氧化物時，可將該金屬鹽或金屬氧化物之 顆粒分散於溶劑中，形成一漿料，並將該聚料塗敷或絲網印刷於 中空之二維支撐結構表面，形成該熱反射層。該溶劑不應與金屬 鹽或金屬氧化物發生化學反應。另外，該減騎⑽也；^通過 電鍍、、化學鍍、猶、真空驗、化學氣相沈積或物理氣相沈積 等方法形成。本發明實施娜用物理氣相沈積法在喊基板表面 沈積一層三氧化二鋁層，作為熱反射層。 所述熱反射層之材料為—白色絕緣材料，如：金屬氧化 ，、金屬鹽或陶究等。本實施例中，熱反射層通材料優選為三 乳化二紹’其厚度為微米。可以理解，熱反射層⑽之位置 不限，可根據立體熱源之實際加熱方向而定。 可選擇地，t本發明第一實施财之加熱元件1〇4為一柔性 奈米碳管複合結構時，該_源可财以下枝 包括以下步驟： ，、版 首先 提供一奈米碳管結構。 〇 ，提供一柔性基體材料預製體，並將柔性基體材料預製 _奈米碳管結構複合，形成一柔性奈米碳管複合結構。 再次’提供-中空之三維支撐結構1〇2 複合結構設置於中空之三維支稽結構1〇2之表面。4心 托Γί第間=成第—電極111和第二電極112，並將該第一電 極111和弟—電極112分別與該柔性 电 當奈米碳‘完二體:料：米 保第電極11!和第二電極m與奈 34 201039683 米碳管結構電連接。 可以理解，也可預先形成第一電極lu和第二電極ιΐ2與夺 米碳管結構電連接，再將奈米碳管結構與柔性基體材料預製體^ 合形成奈米碳管複合結構。 5青參見圖16、17和18，本發明 ^ -戸、她例提供—種立體熱源 200。该立體熱源200包括一加熱元件204、一熱反射層2〇8、第 一電極210及第二電極212。該加熱元件2〇4構成一中空之三維結 〇 〇 構汶第電極21〇及第二電極212分別與加熱元件2〇4電連接， 用於使所述加熱元件204接通電源從而流過電流。所述加敎元件 2似折疊形成一立方體雜之中空三維結構。所述第-電極210 及第-電極212間隔設置’分別設置於加熱元件2〇4所形成之立 I:::中空三維結構之相對之側邊上，並可起到支撐加熱元 件之作用。所述第-電極21〇及第二電極212為線狀，且大 致相互平行。所述之熱反射層⑽設置於加熱元件綱之外表面。 該立體熱源200可進一步包括複數電極，該複數 置，加熱元件204設置於該禮數雷炻夕、si 畑十仃汉 师，週邊，_複_極為支 ff軸―中空之立體結構。可以理解，該複數電極可看作一 基 作為中空㈣纖_===：請採用電極 細。tr體2G ’本發郷三實施例提供—種立體熱源 3〇u立體熱源卿包括一中空之 件304,-第-電極3 视·、。構302 ―加熱兀 於兮中始士， 第—電極312。該加熱元件304設置 :/ 、.撐結構302之外表面。該第-電極310和第二 35 201039683 .電極312並分別與加熱元件104電連接，設間隔置於加熱元件2〇4 之外表面上，用於使所述加熱元件1〇4接通電源從而流過電流。 2-维支撺結構3〇2為-半球狀中空三維結構，加熱元件綱包 2該ΐ維支撐結構302之外表面，形成一半球狀，或半橢球狀 、’。。第一電極310為點狀，位於加熱元件3〇2之底部，第二電 極312為環狀，環繞於半球狀結構之加熱元件搬之頂部。該立 2熱源300進-步包括—熱反射層现，該熱反射層設置於加熱元 〇 之週邊。本實施例中，該熱反射層施覆蓋第一電極細 /、紅電極312設置於加熱元件綱之外表面。本實施例中之立 體熱源300與第-實施例基本相同，其不同點在於本實施立中之 體…源300為-半球狀或半橢球狀之中空三維結構。當然立體 熱源300為也可為其他類似的近—端開口之形狀。 所述之立體熱源具有町優點：第―，由於該奈米碳管結構 二自支撐結構’且奈米碳管在奈米碳管結構中均勻分佈，將該 芽之不米碳& 構與基體直接複合，可使複合後形成之加埶 ◎讀中奈米破管仍相互結合保持一奈米碳管結構之形態，從而使 ^熱凡件中奈米碳管既能均勻分佈形成導電網絡，又不受奈米碳 ^在=液中分散濃度之限制，使奈米碳管在加熱元件中之質量百 分含！可達到99%，使該立體熱源具有較高之電熱轉換效率。第 由於奈米碳f具有較好之齡及祕，奈純管結構之強度 2，柔性較好’不易破裂，使立體·具有較長之使用壽命。 基體材料之種類不限於聚合物，溫度範圍寬，使該熱源 &用fe圍更加廣乏。第四，該奈純管結構之單位面積熱容較 小’小於2xl04焦耳每平方厘米開爾文，奈米碳管結構可較快之 36 201039683 ===:率:：_升溫迅速，後 综上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依 7申請。惟，《场财僅林剌續 專利細。舉域悉本案技藝之人士援 【=簡單=_槪㈣嶋州糊範圍内。 Ο Ο ::=::=r 一^ 結構=:維：:^ 透於奈米碳管結射。絲面之讀圖，其中基體材料參 結構之立體熱源包括層狀奈米礙管複合 構複合於基體材射 面之示意圖，其t奈米碳管結 複合、=::==— 複合 圖 拉膜軸之娜胸派-種奈米碳管 之結=明第一實施例之顺所使一碳管拉膜 9為本發明第_實_之立體熱賴使用之1奈米破管 37 Ο ❹ 201039683 絮化膜之掃描電鏡照片。 圖ίο為本發明第—實施丨彳 匕的<立體熱源所採用之 同一方向擇優取向排列之奉平種^括/α 照片。 之奈料管賴膜之掃描電缝 圖11為本發明第-實施例之立體熱源所使用之 片同方向擇優取向㈣之奈㈣管之奈料管雜膜之掃描 圖12為本發明第_實施例之讀熱源所使用之— 米碳管線之掃描電鏡照片。 扭轉奈 13為本發明第—實施例之㈣熱源所使用之—種 米碳管線之掃描電鏡照片。 之奈 圖14為本發明第一實施例之立體熱源所使用之一種 〜 拉膜與環氧樹鹿複合形成之加熱元件之截面掃描電鏡照片:、外 圖15係圖1中之立體熱源之製備方法之流程圖。 圖16係本發明第二實施例之立體熱源之結構示意圖。 圖17係沿圖16中XVII-XVII線之剖視圖。 圖18係沿圖16中XVIII-XVIII線之剖視圖。 圖19係本發明第三實施例之立體熱源之結構示意圖。 圖20係沿圖19中XX-XX線之剖視圖。 38 201039683 【主要元件符號說明】 立體熱源 100, 200, 300 1 中空的三維支撐102, 302 結構 加熱層 104, 204, 304 熱反射層 108, 208, 308 第一電極 110, 210, 310 第二電極 112, 212, 312 基體材料 2042 奈米碳管結構2044 奈米碳管片段143 奈米碳管 145
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