微加热装置

摘要

本发明涉及一种微加热装置，其包括至少一第一电极、至少一第二电极、至少一第一碳纳米管及至少一第二碳纳米管。所述至少一第一碳纳米管自所述至少一第一电极延伸出来。所述至少一第二碳纳米管自所述至少一第二电极延伸出来。所述至少一第二碳纳米管与所述至少一第一碳纳米管相互搭接形成至少一节点。

权利要求

1.一种微加热装置，其包括：

至少一第一电极；

至少一第二电极；

自所述至少一第一电极延伸出来的至少一第一碳纳米管；以及自所述至少一第二电极延伸出来的至少一第二碳纳米管，所述至少一第二碳纳米管与所述至少一第一碳纳米管相互交叉且接触设置形成至少一节点。

2.如权利要求1所述的微加热装置，其特征在于，所述第一碳纳米管轴向的延伸方向与第二碳纳米管轴向的延伸方向之间的夹角大于0度小于等于90度。

3.如权利要求1所述的微加热装置，其特征在于，所述第一碳纳米管轴向的延伸方向与第二碳纳米管的轴向的延伸方向基本垂直。

4.如权利要求1所述的微加热装置，其特征在于，所述微加热装置包括多个第一碳纳米管自同一个第一电极延伸出来，所述至少一第二碳纳米管同时与所述多个第一碳纳米管交叉且接触设置。

5.如权利要求1所述的微加热装置，其特征在于，所述微加热装置包括多个第一电极及分别自所述多个第一电极延伸出来的多个第一碳纳米管，所述多个第一碳纳米管与所述多个第一电极一一对应，所述多个第一碳纳米管之间相互平行设置。

6.如权利要求5所述的微加热装置，其特征在于，相邻两个第一碳纳米管之间的距离大于等于10微米。

7.如权利要求5所述的微加热装置，其特征在于，所述微加热装置包括多个第二电极及分别自所述多个第二电极延伸出来的多个第二碳纳米管，所述多个第二碳纳米管与所述多个第二电极一一对应，所述多个第二碳纳米管之间相互平行设置。

8.如权利要求7所述的微加热装置，其特征在于，相邻两个第一碳纳米管之间的距离在100纳米到1000微米之间。

9.如权利要求1所述的微加热装置，其特征在于，所述节点的面积大致在0.16平方纳米到2500平方纳米之间。

10.如权利要求1所述的微加热装置，其特征在于，所述节点的电阻大于100千欧。

11.如权利要求1所述的微加热装置，其特征在于，进一步包括一绝缘基底，所述第一电极、第二电极、第一碳纳米管及第二碳纳米管均设置在所述绝缘基底上。

12.一种微加热装置，其包括：

一第一碳纳米管，所述第一碳纳米管具有一第一连接端及一第一固定端；

一第二碳纳米管，所述第二碳纳米管具有一第二连接端及一第二固定端，该第二碳纳米管与所述第一碳纳米管相互交叉且接触设置形成至少一节点；

一第一电极电连接在所述第一碳纳米管的第一连接端；以及

一第二电极电连接在所述第二碳纳米管的第二连接端。

13.如权利要求12所述的微加热装置，其特征在于，所述微加热装置进一步包括一第一支撑体与一第二支撑体，所述第一碳纳米管的第一固定端固定于所述第一支撑体，所述第二碳纳米管的第二固定端固定于所述第二支撑体。

14.一种微加热装置，其包括两个电极及电连接在所述两个电极之间的一发热单元，其特征在于，所述发热单元包括两根碳纳米管，所述两根碳纳米管相互交叉且接触设置并在交叉处形成至少一节点。

15.如权利要求14所述的微加热装置，其特征在于，所述节点的电阻大于100千欧。

说明书

微加热装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种加热装置，尤其涉及一种微加热装置。

背景技术

[0002] 为节省原料及加快反应速度，一些材料通常需要在一微反应器中用微反应的方式进行合成。所述微反应器是一种建立在连续流动基础上的微管道式反应器，用以替代传统反应器，如玻璃烧瓶、漏斗，以及工业有机合成中常用的反应釜等传统间歇反应器。在微反应器中具有大量的微型反应通道，每一微型反应通道均包括多个尺寸在微米级或者微米级以下的反应池。每一反应池可完成一个合成步骤，从而所述原料在所述多个反应池中依次反应后，可合成所需要的材料。

[0003] 在所述材料的合成过程中，由于现有的加热装置，如热电偶的尺寸远大于所述反应池的尺寸及多个反应池之间的尺寸，因此，当其中一个反应池被加热时，其他反应池也同时被加热，从而造成所述多个反应池中的反应温度难以独立控制，从而降低所述反应池中的反应的精度。

发明内容

[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种包括一具有较小尺寸加热点的微加热装置。

[0005] 一种微加热装置，其包括至少一第一电极、至少一第二电极、至少一第一碳纳米管及至少一第二碳纳米管。所述至少一第一碳纳米管自所述至少一第一电极延伸出来。所述至少一第二碳纳米管自所述至少一第二电极延伸出来。所述至少一第二碳纳米管与所述至少一第一碳纳米管相互交叉且接触设置形成至少一节点。

[0006] 一种微加热装置，其包括一第一碳纳米管、一第二碳纳米管、一第一电极及一第二电极。所述第一碳纳米管具有一连接端及一固定端。所述第二碳纳米管具有一连接端及一固定端。该第二碳纳米管与所述第一碳纳米管相互交叉且接触设置形成至少一节点。该第一电极电连接在所述第一碳纳米管的连接端。该第二电极电连接在所述第二碳纳米管的连接端。

[0007] 一种微加热装置，其包括两个电极及电连接在所述两个电极之间的一发热单元。所述发热单元包括两根碳纳米管。所述两根碳纳米管相互交叉且接触设置并在交叉处形成至少一节点。

[0008] 与现有技术相比较，所述微加热装置中相互搭接的第一碳纳米管与第二碳纳米管具有较好的电阻异向性，从而在所述第一碳纳米管与第二碳纳米管的搭接处所形成的节点的电阻远大于所述第一碳纳米管或第二碳纳米管沿其延伸方向的电阻。因此，当所述第一电极与第二电极接收到一加热信号时，所述加热信号将在该节点产生电热转化，从而形成加热点。所述第一碳纳米管与第二碳纳米管具有较小的尺寸，因此，所述节点的尺寸也较小，从而可获得具有较小尺寸的加热点。

附图说明

[0009] 图1为本发明第一实施例所提供的一微加热装置的结构示意图。

[0010] 图2为本发明第一实施例所提供的另一个微加热装置的结构示意图。

[0011] 图3为本发明第二实施例所提供的一微加热装置的结构示意图。

[0012] 图4为本发明第三实施例所提供的一微加热装置的结构示意图。

[0013] 图5为本发明第四实施例所提供的一微加热装置的结构示意图。

[0014] 主要元件符号说明

[0015]

[0016]

具体实施方式

[0017] 以下将结合附图详细说明本发明实施例提供的微加热装置。

[0018] 请参阅图1，本发明第一实施例提供一种微加热装置100，所述微加热装置100包括一个第一电极12、一个第二电极14、一根第一碳纳米管16及一根第二碳纳米管18。所述第一碳纳米管16与所述第一电极12电连接。所述第二碳纳米管18与所述第二电极14电连接，并搭接在所述第一碳纳米管16上，即，所述第一碳纳米管16与所述第二碳纳米管18相互交叉且接触设置，从而在所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18的交叉处形成一节点20。

[0019] 所述第一电极12及第二电极14可由任意导电材料制成，所述导电材料包括导电浆料、金属、导电性金属氧化物、碳纳米管等。所述第一电极12及第二电极14可为一自支撑结构，也可为设置在一基底上的导电层。在本实施例中，所述第一电极12及第二电极14均为具有自支撑结构的金属电极。

[0020] 本实施例中所指的第一碳纳米管16及第二碳纳米管18均为单根的单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管。所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18可为直线型碳纳米管、曲线型碳纳米管或具有其他形状的碳纳米管，只要该碳纳米管相对的两端不相互接触即可。具体地，定义所述第一碳纳米管16靠近所述第一电极12的一端为第一连接端162，所述第一碳纳米管16远离所述第一电极12的一端为第一固定端164，则所述第一连接端162与第一固定端164不相互接触。定义所述第二碳纳米管18靠近所述第二电极14的一端为第二连接端182，所述第二碳纳米管靠近所述第二电极14的一端为第二固定端
184，则所述第二连接端182与第二固定端184不相互接触。可以理解，当所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18中的一个或两个均为曲线型碳纳米管时，所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18可形成多个节点20。

[0021] 所述第一碳纳米管16通过所述第一连接端162与所述第一电极12电连接，优选地，所述第一连接端162通过直接固定在所述第一电极12上的方式实现与所述第一电极12的电连接，即，使所述第一碳纳米管16自所述第一电极12延伸出来。所述第一固定端164可悬空设置，也可固定在一支撑体上。所述第二碳纳米管18通过所述第二连接端182与所述第二电极14电连接，优选地，所述第二连接端182通过直接固定在所述第二电极14上的方式实现与所述第二电极14的电连接，即，使所述第二碳纳米管18自所述第二电极14延伸出来。所述第二固定端184可悬空设置形成一自由端，也可固定在一支撑体上。在本实施例中，所述第一连接端162与第二连接端182分别固定在所述第一电极12及第二电极14上，所述第一固定端164与第二固定端184悬空设置。

[0022] 所述第二碳纳米管18搭接在所述第一碳纳米管16上，并在所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18的搭接处形成所述节点20。即，所述第一碳纳米管16轴向的延伸方向与搭接在该第一碳纳米管16上的第二碳纳米管18轴向的延伸方向之间的夹角大于0度小于等于90度。所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18均为导电性碳纳米管。可以理解，碳纳米管具有较好的电阻异向性，该碳纳米管在其轴向的延伸方向上的电阻较小，而在垂直于该碳纳米管轴向的延伸方向上的电阻则极大。因此，当所述第一碳纳米管16轴向的延伸方向与搭接在该第一碳纳米管16上的第二碳纳米管18轴向的延伸方向之间的夹角大于0度小于等于90度时，第一碳纳米管16与第二碳纳米管18之间将具有较大的电阻，即，形成在所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18之间的节点20具有较大的电阻。所述夹角越大，所述节点20的电阻越大。在本实施例中，所述第一碳纳米管16轴向的延伸方向与搭接在该第一碳纳米管16上的第二碳纳米管18轴向的延伸方向之间的夹角大致为90度，即，所述第一碳纳米管16轴向的延伸方向与所述第二碳纳米管18的延伸方向基本垂直，以使所述节点20具有较大的电阻。

[0023] 当所述微加热装置100工作时，所述第一电极12与第二电极14接收到一加热信号并将该加热信号通过第一碳纳米管16与第二碳纳米管18传递给所述节点20。所述加热信号包括直流信号、交流信号或其它电信号。所述节点20的电阻远大于所述第一碳纳米管16及第二碳纳米管18沿轴向的延伸方向的电阻。譬如，所述节点的电阻可达100千欧以上，但10微米长的碳纳米管沿其轴向的延伸方向的电阻则不到5欧。因此，所述加热信号将在该节点20处产生电热转化，从而形成加热点。由于所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18具有较小的尺寸，因此，所述节点20的尺寸也较小，从而使所述微加热装置100获得具有较小尺寸的加热点。具体地，所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18的直径大致在0.4纳米到50纳米之间，从而使得因所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18的搭接而形成的节点20的面积大致在0.16平方纳米到2500平方纳米之间。即，本实施例中的微加热装置100中可包括加热面积在0.16平方纳米到2500平方纳米之间的加热点。

[0024] 请参阅图2，为进一步固定所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18，所述微加热装置100还可进一步包括一第一支撑体22与一第二支撑体24。所述第一碳纳米管16的第一固定端164固定于所述第一支撑体22。所述第二碳纳米管18的第二固定端184固定于所述第二支撑体24。

[0025] 所述第一支撑体22与第二支撑体24具有刚性结构。可以理解，由于所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18可分别由第一支撑体22与第二支撑体24固定，因此，所述第一碳纳米管16与第二碳纳米管18可无需第一电极12与第二电极14固定，此时，所述第一电极12与第二电极14可不具有自支撑结构。如，该第一电极12与第二电极14可为印刷在一基底上的银浆。需要指出的是，当所述第一电极12与第二电极14均具有自支撑结构时，尤其是具有刚性结构时，所述第一碳纳米管16的两端可由所述第一电极12与第一支撑体22分别固定，所述第二碳纳米管18的两端可由所述第二电极14与第二支撑体24分别固定。此时，所述第一碳纳米管16可悬空设置在所述第一电极12与第一支撑体22之间，所述第二碳纳米管18可悬空设置在所述第二电极14与第二支撑体24之间。

[0026] 请参阅图3，本发明第二实施例提供一种微加热装置200，所述微加热装置100包括一第一电极212、一第二电极214、多个第一碳纳米管216及一第二碳纳米管218。所述多个第一碳纳米管216与所述第一电极212电连接。所述第二碳纳米管218与所述第二电极214电连接，并搭接在所述多个第一碳纳米管216上，即，所述多个第一碳纳米管216与所述第二碳纳米管218相互交叉且接触设置，从而在所述第一电极212与所述第二电极214之间形成多个节点220。

[0027] 本发明实施例提供的微加热装置200，其结构与原理与第一实施例提供的微加热装置100基本相同，其主要区别在于，所述微加热装置200包括多个第一碳纳米管216，且该多个第一碳纳米管216均自同一个第一电极212延伸出来，所述第二碳纳米管218则与所述多个第一碳纳米管216均交叉设置。

[0028] 相较于第一实施例提供的微加热装置100，本发明实施例所提供的微加热装置200通过在一个第一电极212上延伸出多个第一碳纳米管216，从而能够在所述第一电极
212与第二电极214之间形成多个同时工作的节点，使该微加热装置200在工作时能够具有多个加热点。

[0029] 可以理解，在本实施例中，如果每一个第一碳纳米管216均单独电连接一个第一电极212，则通过选择不同的第一电极212与所述第二电极214来接收加热信号，则所述多个节点220则可分时工作，从而使得所述微加热装置200中的多个加热点可在不同的时间工作。

[0030] 为了使所述多个第一碳纳米管216与所述第二碳纳米管218更好地固定，所述微加热装置200可进一步包括多个第一支撑体及一个第二支撑体。所述多个第一支撑体分别固定在所述多个第一碳纳米管216远离所述第一电极212的一端。所述第二支撑体固定在所述第二碳纳米管218远离所述第二电极214的一端。

[0031] 请参阅图4，本发明第三实施例提供一种微加热装置300，所述微加热装置300包括多个第一电极312、多个第二电极314、多个第一碳纳米管316、多个第二碳纳米管318、多个第一支撑体322及多个第二支撑体324。

[0032] 所述多个第一碳纳米管316与所述多个第一电极312一一电连接且一一固定在所述多个第一支撑体322上。所述多个第二碳纳米管318与所述多个第二电极314一一电连接且一一固定在所述多个第二支撑体324上。每一第一碳纳米管316均与所有的第二碳纳米管318相互交叉且接触设置，每一第二碳纳米管318均与所有的第一碳纳米管316相互交叉且接触设置，从而在所述多个第一电极312与多个第二电极314之间形成多个节点320。

[0033] 本发明实施例提供的微加热装置300，其结构与原理与第一实施例提供的微加热装置100基本相同，其主要区别在于，所述微加热装置200包括多个第一电极312、多个第二电极314、多个第一碳纳米管316、多个第二碳纳米管318、多个第一支撑体322及多个第二支撑体。

[0034] 所述多个第一碳纳米管316及多个第二碳纳米管318均为直线型碳纳米管。该多个第一碳纳米管316相互平行。相邻的第一碳纳米管316之间的距离可根据待加热点的距离而设置。通常，相邻的第一碳纳米管316之间的距离在100纳米到1000微米之间。在本实施例中，相邻的第一碳纳米管316之间的距离可根据待加热点的距离大致在1微米到100微米之间。所述多个第二碳纳米管318相互平行，相邻的第二碳纳米管318之间的距离可大于10微米。该多个第二碳纳米管318与所述多个第一碳纳米管316相互垂直。

[0035] 相较于第一实施例提供的微加热装置100，本发明实施例所提供的微加热装置300通过设计多个第一电极312、多个第二电极314、多个第一碳纳米管316及多个第二碳纳米管318，从而使所述微加热装置100包括多个节点320。所述多个第一碳纳米管316与多个第一电极312一一对应，多个第二碳纳米管318与多个第二电极314一一对应，因此，通过选择性地在第一电极312与第二电极314之间施加电压，可使所述多个节点320之间相互独立工作。因此，当所述微加热装置300应用于微反应器用于加热该微反应器中的多个反应池时，能够准确加热所述多个反应池且使所述多个反应池的反应温度相互独立，从而提高所述反应池中的合成反应的反应精度及反应效率。

[0036] 请参阅图5，本发明第四实施例提供一种微加热装置400，所述微加热装置400包括一第一电极412、一第二电极414、一第一碳纳米管416、一第二碳纳米管418及一绝缘基底430。所述第一碳纳米管416与所述第一电极412电连接。所述第二碳纳米管418与所述第二电极414电连接，并搭接在所述第一碳纳米管416上，即，所述第一碳纳米管416与所述第二碳纳米管418相互交叉且接触设置，从而在所述第一碳纳米管416与第二碳纳米管418的交叉处形成一节点420。所述第一电极412、第二电极414、第一碳纳米管416及第二碳纳米管418均设置在所述绝缘基底430上。所述第一电极412与第二电极414均与所述绝缘基底430接触设置。所述第一碳纳米管416及第二碳纳米管418即可与所述绝缘基底430接触设置，也可与所述绝缘基底430间隔设置。

[0037] 所述绝缘基底430的形状与结构不限，只要能使所述第一电极412、第二电极414、第一碳纳米管416及第二碳纳米管418得到支撑即可。所述绝缘基底可为柔性基底，也可为刚性基底。形成所述绝缘基底430可由绝缘材料制成，也通过在一导体上设置一绝缘表面而形成。优选地，形成所述绝缘基底430的材料应具有一定的耐热性，至少该材料的熔点或者相变点大于所述微加热装置100的加热温度。所述材料包括石英、硅、耐高温塑料等。

[0038] 本发明实施例提供的微加热装置400，其结构与原理与第一实施例提供的微加热装置100基本相同，其主要区别在于，所述微加热装置400进一步包括所述绝缘基底430，从而使得所述第一电极412、第二电极414、第一碳纳米管416及第二碳纳米管418得到支撑，从而使所述微加热装置400在移动或组装在其他产品时比较方便。所述绝缘基底430的结构不限。该绝缘基底430可为待加热的微反应器，也可为该微反应器中带加热的微管道，或可为该微反应器中用于容置设置该微管道的容置槽。

[0039] 可以理解，本发明中的微加热装置的结构并不限于上述实施例所列举的为加热装置100、200、300及400，只要该微加热装置包括由间隔设置的两根碳纳米管形成的发热单元即可，且该两根碳纳米管相互搭接并在搭接处在形成所述节点。

[0040] 另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。