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碳纤维电热元件阻温特性及机理分析

    碳纤维作为一种高含碳量的纤维状材料,以其优异的热辐射性能在航空航天领域以及电加热领域得到日益广泛的应用。碳纤维作为电热体的应用在国外早有开发,俄罗斯、日本等国研制出各种融雪、烘烤等各种碳素材料加热设备。目前,我国也在加紧开发各种碳纤维电热产品,对碳纤维热辐射特性的研究也不断深人开展。碳纤维元件工作时的电阻稳定性的好坏对其使用寿命的提高具有重要作用,本文测试了几种不同类型碳纤维电热元件的阻温特性,并进行了机理分析,对碳纤维电热元件电热特性的研究及制备工艺优化具有指导意义。样品制备及实验方法Ll样品类型及其制备 选用T300碳纤维作为碳纤维电热体的制备原料,通过调整纤维规格和股数改变电热体线型,有支撑芯电热元件使用单股、多股加捻合股工艺;无支撑芯电热元件选用合适浓度的胶豁剂经高温定型制成;碳毡电热体选用国产粘胶基短纤维制毡。各种电热元件的真空封装由其电热器材有限公司协助完成,所制待测元件均经过寿命测试和各项工作检测。实验选用的碳纤维电热元件的类型及发热芯线型如表所示。表发热芯线型及碳纤维规格类型有芯碳纤维电热元件无芯碳纤维电热元件线型缠绕研究了发热芯线型、预处理工艺、黏结剂浓度和支撑芯的存在对碳纤维电热元件阻温特性的影响。结果表明:支撑芯的脱离、保护气氛下的瞬时高温除杂工序、采用多股线型的发热芯及适宜浓度黏结剂的定型处理可以使碳纤维电热元件获得较为稳定的阻温变化特性,降低电阻变化率;优化制备工艺,可以使无芯碳纤维电热元件。

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