电热膜介绍(借鉴内容)

电热膜

一、电热膜的由来

人类自从学会用电以来，电除被用于照明、驱动机器之外，还被用来加热、烧水、煮饭、取暖。人类对电加热器的研究一直没停止过，对加热材料的发明也没有中断。人类最早用金属丝作为加热材料。后来为了提高电热丝的寿命，人们发现了钨、铜、铬、镍等高温难熔金属，用这些材料制成的电阻丝，寿命提高了十几倍。以后，人们又发明了无机非金属陶瓷加热材料、PTC材料，PTC是正温度系数材料，它的加热功率随着温度的变化而变化。为了使电加热器加热到更高的温度，人们发明了硅铜加热棒和硅碳加热棒。随着人类生产与生活的需要，为满足不同用途，人们又制造出象涂料一样方便使用的电热薄膜加热材料。

电热膜涂料是以导电涂料为基础，在近几年才开始开发和应用的新型功能性涂料。按它的导电类型可分为电阻涂料、电波吸收涂料、电发热涂料、电波屏蔽涂料等。电发热涂料按其固化成膜的方式又可分为两种：高温固化成膜的，通常称为电热膜；常温固化成膜的，称为电热涂料。电热膜的类型，从加热温度来分，有高温型和低温型两类，高温型用在加热温度较高的电热器具，如开水器、电火锅等；低温型要求加热温度在100℃以下，常用于冬季汽车挡风玻璃防箱或电冰箱自动除霜等。从其自身特点又可分为瓷釉远红外电热膜、直热式远红外电热膜和半导体透明电热膜等。

发热管是用电热膜做的，一般是聚乙烯薄膜或者金属的材料镀一层石墨或者碳纤维当载体发热。

二、电热膜的发热原理

所谓薄膜加热材料是在绝缘材料表面经过一定的工艺加工后，在绝缘材料表面形成一层导电薄膜。导电粒子在绝缘层的表面形成网状晶格结构，薄膜中加入的各种助剂可以调节电热膜功率。通电后，这层薄膜就可以实现转换，于是人们又称它为电热膜，其发热原理如图1所示。电热膜由聚酯膜、导电石墨、金属载流条经印刷，热压等多道工序制成。通电后，电能通过载流条激发并联的导电石墨产生热运动，放射出辐射能，达到辐射供暖之效果。

三、电热膜的特点

电热膜主要由导电物质和成膜物质或膜状材料组成。不同的导电物质和成膜基体可以形成许多种电热膜。其加工方法，有的是将膜直接制备在被加热载体上，在载体上形成的薄膜不能和载体分离，例如将导电物质和成膜物质混合成浆料后，涂覆在需加热物体上，进行干燥成膜、热解喷涂成膜等；有的是将电热膜元件化，例如将导电物质和成膜物质混合后挤压成型；也有的采用物理气相沉积、真空喷涂、离子喷涂、溅射等方法，使导电物与膜状基片组成一体，或将电热膜浆料制成转印纸等。

电热膜日益为人们所重视，并得到越来越广泛的应用，这是因为它又许多传统电热元件所不可比拟的优点。电热膜主要有以下一些特点：

1、面状发热、热效率高，节能省电

电热膜是面状发热材料，与被加热体形成最大限度的导热面，传热热阻小。通电加热时热量可以很快传给被加热体，并且由于这种加热方式热传导性好，所以电热膜本身温度并不太高，没有发红、炽热现象产生，辐射热损失很小，因此用电热膜制成的电热器具，热效率相当高，一般都在90%左右。而传统的点热源由于散热面积小，与被加热体要靠其他物体间接传导，在电热转换过程中，电能所产生的热能不能很快传给被加热体，造成电热元件上热量过于集中，元件本身很快变得炽热，电能的很大一部分变成光能而散失，造成电热转换效率较低。

在对比实验中，用同样功率同样类型的容器，煮沸等量的水，电热膜电热锅比电炉要节电50%，电热膜搪瓷烧锅比电热管式烧锅要节电10%~20%，电热膜金属烧锅比一般电热管式烧锅要节电20%~40%，电热膜电热器具有明显的节能效果。

2、寿命长，不易损坏

一般的电热源总是在炽热的状态下使用，所以很容易产生氧化，造成接头断路。而电热膜工作时由于接触面大、导热快，所以自身温度较低，这就改善了电热膜材料在通电加热状态下的自身的氧化问题，延长了使用寿命。

另一方面，电热膜的物理化学性能极为稳定，如透明导电膜，其本身的耐磨性能良好，硬度为莫氏7一8级，相当于石英、黄玉的硬度，一般使用中的摩擦对膜毫无影响。脱卸式的电热锅可把带电热膜的锅体脱下来洗涤，不会损坏膜层。其自身的熔点在1000℃以上，在使用中的耐热温度很高，热稳定性好。把电热膜分别在浓盐酸、浓硝酸、60%的硫酸和1%的氢氧化钠中浸泡72小时，其性能无变化。在350℃的工作温度时，连续通电3000小时，无氧化现象，性能无变化。只要不猛力碰、摔采用电热膜的加热元件，电热膜几乎没有损坏的可能。

对于有机电热膜而言，其柔软性极好，耐弯折。电热膜的耐折寿命大于8000

次。这个特点又是电热丝所不能比拟的。所以有机电热膜适用于电热丝所不能适用的需要经常弯曲折叠的产品，如电热服、电热围腰、电热垫、电热围肩等产品。

3、外型可选择性强、适用范围广

有机膜可做成膜状、线状、板状，能根据需要截取不同长度和大小，用包复、粘贴、缠绕等方法固定在被加热物表面。

无机膜直接涂复在玻璃、瓷器、涂有绝缘膜的金属或其他绝缘材料，不受基体表面形状的限制，各种复杂形状的器皿或工作表面均可涂复。电热膜的这种特点使电热膜的适用范围比传统电热元件广泛的多。

4、具有自限温特性

许多电热膜品种具有正温度系数电阻，也就是说具有限温特性。这种特性是电热丝所不具备的，这种特性使电热膜在出现厚度不均时，膜厚处电流较大，温度上升较快。膜厚处温度上升，电阻也随之增大，电阻增大，电流随之减小，温度下降。这种特点给电热膜带来了许多优点：

(1) 保证了电热膜各处的温度均匀

电热膜是面加热，对温度均匀要求高，自限温特性保证了各处的温度均匀避免出现各处温度不均的现象。

(2) 延长了电热膜的使用寿命

自限温特性可避免电热膜因厚度不均而出现局部高温烧毁的现象。还可在电网电源出现过电压、过电流时保护元件不被烧毁。而电热丝在过电压、过电流时就有烧毁之虑。

(3) 降低了电热膜生产的技术工艺要求

自限温特性使电热膜不会因厚度不均而出现发热不均、局部过热甚至烧毁的现

象，所以降低了生产电热膜产品时对厚度均匀的要求。

5、加工工艺简单、成本低

用电热膜取代电热丝、电热管、电热盘等传统电热元件，可以省去云母片、石棉板、炉盘、管子等辅助零部件，从而使元件结构大为简化，且制造工艺简单重量、厚度和成本可以大幅度降低。另一方面，电热膜的原材料都是普通工业原料，成本低廉。

6、无明火、安全可靠

电热膜在电热转换过程中不产生明火。当电热膜加热器处于加热至100℃沸水状态时，电热膜不会烧蝴纸张、棉花、火柴，与之接触也不会引燃。因此电热膜很适合于有些需要加热保温，而又不允许有明火的特殊场所应用。

四、电热膜的主要类型

薄膜加热材料按主要成份可分为金属薄膜加热材料、无机薄膜加热材料和有机薄膜加热材料。

(1)金属薄膜加热材料把金属材料或金属氧化物，如银、铂、锡、钨等，用气相生长、电弧等方法把金属材料涂到绝缘材料表面，形成薄薄的一层导电膜。金属膜加工工艺复杂，成本较高，是第一代薄膜加热材料。

(2)无机膜是将无机导电材料，如石墨、SiC、SiO2和其它硅酸盐材料，在无机导电材料中添加成膜剂、阻燃剂等助剂制成涂料，把这种涂料涂抹在绝缘材料的表面，经高温处理后，去除粘结材料，在绝缘材料表面形成一层导电膜。由于无机材料本身所拥有的特点，因此，它具有寿命长、成本低、耐高温的优点。但是，无机材料是脆性材料，它只能用于制作刚性薄膜。