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柔性电热膜的研究与制作

王立平  
【摘要】: 柔性电热膜是一种能弯曲,通电后可发热的膜状器件,具有发热效率高、散热条件好、表面功率密度高、不易烧蚀等优点,被广泛应用于建筑、工业、农业、军事、家庭用品等领域。本文针对整个电热膜元件的绝缘性、发热效率及寿命,研究并制作了电热膜的三层结构,即绝缘导热层、导电加热层及绝缘隔热层,并对整个电热膜进行了测试。 对于导电加热层材料,采用填充高电导率填料的方式来改善高分子基体的导电性能,分别研究了填料含量和形貌对体系电阻率的影响:当鳞片状银粉含量达到65wt%时,体系电阻率降低十多个数量级;混合使用鳞片状银粉和球状银粉时可提高体系的导电性; 对于绝缘隔热层材料,研究了微珠含量对聚酰亚胺复合膜隔热性能的影响。随微珠含量的增加,复合膜的隔热性能增强;在微珠粒子中加入偶联剂后,粒子由孤立状态变成与有机相相互贯穿的结构,两相界面变模糊,从而改善了填料粒子在高分子材料中分布的均匀性。 对于绝缘导热层材料,采用填充高热导率填料的方式来改善高分子基体的导热性能,研究了AlN含量对聚酰亚胺复合膜导热性能的影响。AlN的掺杂量越多,其导热性能越好;对比AlN和SiC含量均为60wt%的聚酰亚胺复合薄膜,发现含AlN的PI薄膜导热性能更佳。 根据对电热膜柔韧性能、发热功率及寿命的要求,设计了厚度为0.48mm,面积为20cm×8cm和40cm×15cm的两种柔性电热膜,其阻值分别为37?和10.7?;对电热膜通以220V、脉冲占空比为1:100的电压,电热膜表面温度长时间恒定在60±2°C,其发热功率密度达到7.54W/cm~2;对电热膜通电500h后,电热膜的阻值从10.7?变到了11Ω,未出现明显的老化现象。


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