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邹小姐：13326633089 -
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在(zai)消(xiao)费电子领域，有各种(zhong)各样功能(neng)实现需要用到加热部件，如火(huo)遍大江(jiang)南北(bei)的马桶(tong)发热器、便携自(zi)热水(shui)杯、电热蒸煮饭盒、电熔枪、美发器、电子烟等等，不(bu)仅品种(zhong)繁多，而且市场增长(zhang)速度相(xiang)当迅猛。
要让(rang)这些产品自(zi)发(fa)“热起来(lai)”，就少不了发(fa)热体的(de)支持。而(er)先进(jin)陶(tao)瓷(ci)因具有高(gao)导热、耐高(gao)温、耐腐蚀、高(gao)绝缘(yuan)、抗氧化等特性，是常见的发热体(ti)选择之(zhi)一(yi)。
目前陶(tao)瓷(ci)(ci)发(fa)热体主(zhu)要(yao)分为两类，MCH陶(tao)瓷(ci)(ci)发(fa)热体及PTC半导体陶(tao)瓷(ci)(ci)。相比PTC陶(tao)瓷(ci)(ci)发(fa)热体，具有相同(tong)加(jia)热效果情况下MCH陶(tao)瓷(ci)(ci)发(fa)热体能节(jie)约20~30%电能，发(fa)热效率高(gao)（可高(gao)达98.6%）更(geng)加(jia)节(jie)省(sheng)能源，且长(zhang)时间(jian)使用无功率衰减，因此是更(geng)为主(zhu)流的选择。
注：MCH是Metal Ceramics Heater的(de)缩写，即金(jin)属陶瓷(ci)(ci)发(fa)热(re)(re)(re)体(ti)(ti)，它是利(li)用高(gao)温共(gong)烧多层(ceng)陶瓷(ci)(ci)技术将发(fa)热(re)(re)(re)电(dian)阻(zu)浆料(liao)（钨，钼，锰，银，钯等(deng)(deng)高(gao)熔点金(jin)属）按照发(fa)热(re)(re)(re)电(dian)路设计(ji)要求印刷于(yu)流延成(cheng)型生坯（、陶瓷(ci)(ci)或氧化(hua)(hua)锆增韧(ren)氧化(hua)(hua)铝陶瓷(ci)(ci)等(deng)(deng)）上，然后多层(ceng)叠合，发(fa)热(re)(re)(re)线路内置于(yu)陶瓷(ci)(ci)材料(liao)内，在(zai)约1650℃烧结(jie)使(shi)其一体(ti)(ti)化(hua)(hua)，陶瓷(ci)(ci)体(ti)(ti)起到保(bao)护和绝缘的(de)作用，发(fa)热(re)(re)(re)体(ti)(ti)无明(ming)火(huo)，耐(nai)腐(fu)蚀、耐(nai)高(gao)温、寿命长、高(gao)效(xiao)节能(neng)、稳定均匀(yun)、热(re)(re)(re)补偿快，产品不含(han)铅、汞(gong)、六(liu)价(jia)铬(ge)等(deng)(deng)有害物质，可完全符(fu)合欧(ou)盟环(huan)保(bao)要求。（图片来源：东莞市国(guo)研电(dian)热(re)(re)(re)材料(liao)有限公司）
那(nei)么在现(xian)代材料科学与技术(shu)(shu)的迅速(su)发(fa)展的今(jin)天，一(yi)个优(you)秀耐用(yong)的陶(tao)瓷发(fa)热(re)体应该具(ju)有(you)什么特性呢？就此问题小编(bian)咨询了(le)专注(zhu)于(yu)金属陶(tao)瓷发(fa)热(re)体研发(fa)、生产、销售的高(gao)新(xin)技术(shu)(shu)企业(ye)——东(dong)莞市国研电热(re)材料有(you)限(xian)公司，接(jie)下来就一(yi)起(qi)看(kan)看(kan)专业(ye)厂商(shang)的看(kan)法(fa)吧。
一、发热均匀性佳
这(zhei)一点很好理(li)解，比(bi)如(ru)说卷发(fa)器，如(ru)果发(fa)热(re)(re)体的发(fa)热(re)(re)均(jun)匀性不(bu)佳，就(jiu)会导致(zhi)头发(fa)出现(xian)卷度不(bu)一的情(qing)况。为达到相关要求，要点有：1）充当绝(jue)缘层(ceng)和基体的陶(tao)瓷的制(zhi)备；2）发(fa)热(re)(re)线路(lu)的布局。
美发(fa)(fa)器用陶瓷发(fa)(fa)热体（来源：东莞国研）
首(shou)先是(shi)陶(tao)(tao)瓷(ci)方(fang)面，承载发热(re)电路(lu)的(de)(de)(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)基体是(shi)通过流(liu)延成型制备的(de)(de)(de)，纯度、厚度的(de)(de)(de)控制主(zhu)要(yao)就是(shi)在(zai)这一步中完成，因此对流(liu)延工(gong)艺(yi)的(de)(de)(de)掌握程度就很重要(yao)，随后再根据实际需要(yao)定制形状和尺寸。至于晶(jing)粒大小，则主(zhu)要(yao)受(shou)工(gong)艺(yi)条件的(de)(de)(de)影响：如原料的(de)(de)(de)粒度分布、配方(fang)化学组成的(de)(de)(de)控制、烧(shao)结制度（包括气氛(fen)、压力、最高温度、保温时间及(ji)冷却方(fang)式等）。
发热电路方面(mian)，这一步的(de)操作是在(zai)制备出陶瓷流延坯体(ti)后，将制备好的(de)高温金属厚膜(mo)浆料(liao)(liao)布线(xian)印刷在(zai)坯体(ti)的(de)一面(mian)上，此时线(xian)路的(de)设计布局至(zhi)关重(zhong)要。同时东莞国研还强调，除了这点外，浆料(liao)(liao)的(de)用料(liao)(liao)也要均(jun)匀。
参考文献中发热体(ti)的印刷(shua)线路(lu)设计(ji)及印刷(shua)后样品(pin)照片
二、升温迅(xun)速
以氧化铝(lv)材质为主的(de)陶瓷发热体(ti)使用的(de)是目前流行的(de)电(dian)阻(zu)加热(re)原理设计，即当电流通过(guo)发热(re)丝线(xian)路时，发热(re)丝线(xian)路会发热(re)，而且氧(yang)化(hua)铝陶瓷等具有金属(shu)正温(wen)度(du)特性，产(chan)品阻值会随着温(wen)度(du)上升而增大(da)，从而降低(di)产(chan)品的实际使(shi)用功(gong)率，同时不会影(ying)响加热(re)效(xiao)果。
为(wei)了使升温(wen)(wen)(wen)速度(du)(du)更快，理论上(shang)陶瓷基板(ban)的(de)(de)导(dao)热、正温(wen)(wen)(wen)度(du)(du)系数与功(gong)率(lv)密度(du)(du)原则上(shang)越高越好，但这(zhei)也需要(yao)建立在产(chan)(chan)品温(wen)(wen)(wen)控(kong)(kong)精确，可确保(bao)最终温(wen)(wen)(wen)度(du)(du)符合使用要(yao)求的(de)(de)前提下(xia)。东莞国研(yan)解释，发热陶瓷件的(de)(de)温(wen)(wen)(wen)度(du)(du)是通过控(kong)(kong)制电(dian)阻或电(dian)压来控(kong)(kong)制的(de)(de)，其阻值功(gong)率(lv)可根据客(ke)户需求定制个性化生产(chan)(chan)的(de)(de)，而升温(wen)(wen)(wen)速度(du)(du)快的(de)(de)主要(yao)诀窍则是国研(yan)自行研(yan)发的(de)金属浆(jiang)料，可满(man)足(zu)客户不同(tong)需(xu)求(qiu)。
使用(yong)了铂浆料的氧化锆陶瓷发热针Keycore Ⅱ图(tu)（来源：东莞国研）
三、发热效(xiao)率(lv)高
出(chu)于节(jie)能(neng)(neng)考量(liang)，陶瓷发热(re)(re)体(ti)的(de)发热(re)(re)效率越高，能(neng)(neng)省下的(de)电(dian)量(liang)就越多。东莞国研介绍，陶瓷材料本(ben)身就是节(jie)能(neng)(neng)环保的(de)代表，在功(gong)率相同的(de)情况下，体(ti)积往(wang)往(wang)只有金属管、玻璃管等电(dian)热(re)(re)元件的(de)1/8 ~ 1/3；发热(re)(re)体(ti)功(gong)率也比其它发热(re)(re)体(ti)功(gong)率高出(chu)许多——目前市(shi)面上(shang)的(de)MCH发热(re)(re)体(ti)的(de)热(re)(re)效率普遍都(dou)很高（基本(ben)在98%以上(shang)），节(jie)能(neng)(neng)（单位热(re)(re)耗电(dian)量(liang)比PTC节(jie)省20~30%），且长时间(jian)使用无(wu)功(gong)率衰(shuai)减。
四、耐(nai)高压
东莞国(guo)研(yan)介(jie)绍，要让(rang)陶瓷发热(re)(re)体(ti)耐(nai)高压，那么陶瓷基板的(de)绝缘阻抗越高越好，这样表(biao)面才能安全不(bu)带(dai)电，比如说(shuo)国(guo)研(yan)的(de)发热(re)(re)体(ti)产品经测试能耐(nai)受2500V、5mA。
五、使用寿命(ming)长
若陶(tao)瓷(ci)发热(re)(re)(re)件的使(shi)用(yong)寿(shou)命足够长且长时间使(shi)用(yong)无功(gong)率衰减，就意味着可实现(xian)免(mian)维(wei)护，因(yin)(yin)此(ci)(ci)可以降低(di)(di)使(shi)用(yong)和维(wei)护成本。由(you)于陶(tao)瓷(ci)本身材质大(da)多能耐酸碱及其他腐蚀性物(wu)质，适(shi)应高腐蚀等恶劣环境的应用(yong)，因(yin)(yin)此(ci)(ci)这方(fang)面与金属相比有(you)先(xian)天优势。因(yin)(yin)此(ci)(ci)关注重点主要(yao)在：陶(tao)瓷(ci)基板的强度(du)与散热(re)(re)(re)越(yue)(yue)高越(yue)(yue)好(hao)，热(re)(re)(re)震(zhen)（热(re)(re)(re)膨胀系数）越(yue)(yue)低(di)(di)越(yue)(yue)好(hao)。
除(chu)(chu)此之外(wai)，陶(tao)瓷发(fa)(fa)热(re)(re)件(jian)的(de)抗热(re)(re)震(zhen)性(xing)能取决于材料(liao)内部(bu)热(re)(re)应(ying)力，几何形(xing)状和(he)环境介(jie)质等因(yin)素的(de)影响，因(yin)此除(chu)(chu)了(le)与(yu)陶(tao)瓷本身(shen)性(xing)能有(you)关(guan)外(wai)，还与(yu)电(dian)阻浆料(liao)与(yu)陶(tao)瓷的(de)结(jie)合能力、发(fa)(fa)热(re)(re)线路(lu)发(fa)(fa)热(re)(re)均匀性(xing)、网版印刷过程及烧结(jie)过程的(de)残余应(ying)力及其分布(bu)、安装使(shi)用受(shou)力等条件(jian)有(you)关(guan)，如印刷线路(lu)设计应(ying)使(shi)得发(fa)(fa)热(re)(re)时的(de)温度梯度尽(jin)可能小，不(bu)容(rong)(rong)易形(xing)成(cheng)热(re)(re)应(ying)力集中效应(ying)，否则加(jia)热(re)(re)片容(rong)(rong)易炸裂等。
到底怎(zen)样的数据(ju)才算抗热(re)震(zhen)性(xing)能好呢？东莞国(guo)研介(jie)绍道他们曾模拟客(ke)户使用情景做过耐久性(xing)测(ce)试，当产(chan)品额定(ding)电压下测(ce)试60S通/30S断，可循(xun)环10000 次，然后放置在(zai)25℃下2小时以上，就可说(shuo)明产(chan)品抗热(re)震(zhen)性(xing)好。
六、搭配合适的导电金属
这里主要(yao)指发热电路用的导电金(jin)属(shu)材质的选择(ze)。据东(dong)莞国研介(jie)绍，一般使用在此的搭(da)配(pei)导电金(jin)属(shu)有钨浆(jiang)(jiang)、铂浆(jiang)(jiang)、银浆(jiang)(jiang)以(yi)及有机物金(jin)属(shu)等，可(ke)依使用温(wen)度选择(ze)合(he)适的材质进行(xing)调配(pei)。在国研已量产的产品(pin)中，氧化(hua)锆(gao)陶瓷发热(re)针就是使用铂金浆料(liao)，此浆料(liao)可(ke)使TCR值和控温方(fang)面更(geng)精(jing)准，发(fa)热(re)更(geng)均匀，让热(re)导(dao)率远不(bu)如氧化(hua)铝的(de)氧化(hua)锆在印刷(shua)上发(fa)热(re)电路后，各方(fang)面性(xing)能都优于上一代(dai)的(de)氧化(hua)铝陶瓷发(fa)热(re)针。
国研两代发热(re)针产品(pin)性能对比(bi)
结(jie)语(yu)
小小的陶瓷加热件，既符合(he)环保要求、不(bu)含铅、镉(ge)、汞、多溴联(lian)苯(ben)等有害物质，又有耐腐蚀耐高(gao)(gao)温、寿命长、高(gao)(gao)效节能等诸(zhu)多优点，为我们(men)的生(sheng)活(huo)持(chi)续带来温暖。
资料来(lai)源：
朱峰(feng). 金属(shu)陶瓷发热体(ti)的制备(bei)和(he)电阻温(wen)度系数的调控[D]. 湖(hu)北(bei):武汉理工大学,2019.
贾(jia)淞,汤红妍,董亮辉,等(deng). MCH陶瓷传导式(shi)高效(xiao)加热技术(shu)[C]. //第十六(liu)届全国(guo)干燥会议 论文集. 2017:177-183.
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