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邹小姐：13326633089 -
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在消费(fei)电子领域，有(you)各种(zhong)(zhong)各样功能实现(xian)需要用到加热(re)部件，如(ru)火遍大(da)江(jiang)南北的马桶发(fa)热(re)器、便(bian)携自热(re)水杯、电热(re)蒸煮饭盒、电熔(rong)枪、美(mei)发(fa)器、电子烟等等，不(bu)仅品种(zhong)(zhong)繁(fan)多，而且市场增长(zhang)速度(du)相当迅猛。
要让这些产品自发“热起来”，就少不(bu)了(le)发热体的支持。而先(xian)进(jin)陶瓷因(yin)具有(you)高(gao)导热、耐高(gao)温、耐腐蚀、高(gao)绝(jue)缘(yuan)、抗氧化等特性，是常见的发热体(ti)选择之一。
目(mu)前陶(tao)(tao)瓷(ci)发(fa)热(re)(re)体主要分为(wei)两(liang)类，MCH陶(tao)(tao)瓷(ci)发(fa)热(re)(re)体及(ji)PTC半导体陶(tao)(tao)瓷(ci)。相比PTC陶(tao)(tao)瓷(ci)发(fa)热(re)(re)体，具有相同加热(re)(re)效果情况下(xia)MCH陶(tao)(tao)瓷(ci)发(fa)热(re)(re)体能(neng)节约20~30%电能(neng)，发(fa)热(re)(re)效率高(gao)（可高(gao)达98.6%）更(geng)(geng)加节省(sheng)能(neng)源，且长(zhang)时(shi)间使(shi)用无功率衰减，因此是更(geng)(geng)为(wei)主流的(de)选(xuan)择(ze)。
注：MCH是(shi)Metal Ceramics Heater的缩写，即金属(shu)陶(tao)(tao)瓷(ci)发(fa)(fa)(fa)热(re)体(ti)，它是(shi)利用(yong)高温(wen)(wen)共烧多层(ceng)陶(tao)(tao)瓷(ci)技术将发(fa)(fa)(fa)热(re)电(dian)阻浆料(liao)（钨，钼(mu)，锰，银(yin)，钯等高熔(rong)点金属(shu)）按照发(fa)(fa)(fa)热(re)电(dian)路设(she)计要(yao)求(qiu)印刷于流延成型(xing)生坯（、陶(tao)(tao)瓷(ci)或氧(yang)化锆(gao)增(zeng)韧氧(yang)化铝陶(tao)(tao)瓷(ci)等）上，然后多层(ceng)叠(die)合，发(fa)(fa)(fa)热(re)线路内置(zhi)于陶(tao)(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)内，在约1650℃烧结使其(qi)一体(ti)化，陶(tao)(tao)瓷(ci)体(ti)起到保护和绝缘的作用(yong)，发(fa)(fa)(fa)热(re)体(ti)无明火，耐(nai)腐蚀、耐(nai)高温(wen)(wen)、寿命长(zhang)、高效节能、稳定均匀(yun)、热(re)补偿快，产(chan)品不含铅、汞、六(liu)价(jia)铬等有害物质，可完全符合欧(ou)盟环保要(yao)求(qiu)。（图片来源：东(dong)莞市国研电(dian)热(re)材(cai)料(liao)有限(xian)公司）
那么在(zai)现(xian)代材料科学与技术(shu)的(de)(de)(de)迅速发展的(de)(de)(de)今天，一个优秀耐用的(de)(de)(de)陶瓷(ci)发热体应(ying)该具有什么特(te)性呢(ni)？就(jiu)此问题小(xiao)编咨询(xun)了专(zhuan)注于金属陶瓷(ci)发热体研(yan)发、生产、销售的(de)(de)(de)高新技术(shu)企业——东莞市国研(yan)电热材料有限公司(si)，接下来就(jiu)一起看(kan)看(kan)专(zhuan)业厂商(shang)的(de)(de)(de)看(kan)法吧(ba)。
一、发热均(jun)匀(yun)性佳
这一(yi)点很好理解(jie)，比如(ru)说卷(juan)发(fa)器，如(ru)果发(fa)热(re)体(ti)的发(fa)热(re)均匀(yun)性(xing)不(bu)佳(jia)，就会导致头(tou)发(fa)出(chu)现卷(juan)度不(bu)一(yi)的情况。为达到相(xiang)关(guan)要求，要点有：1）充当绝缘层和基体(ti)的陶瓷(ci)的制备；2）发(fa)热(re)线(xian)路(lu)的布局。
美发器用陶瓷发热体(ti)（来源：东莞国研）
首先是陶瓷(ci)方面，承(cheng)载发热电(dian)路的(de)陶瓷(ci)基(ji)体是通过(guo)流(liu)延(yan)成型(xing)制(zhi)(zhi)(zhi)备(bei)的(de)，纯(chun)度、厚度的(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)主要(yao)就(jiu)是在这一步中(zhong)完成，因此对流(liu)延(yan)工艺(yi)的(de)掌握程度就(jiu)很重要(yao)，随后再根据实际需要(yao)定制(zhi)(zhi)(zhi)形状和尺寸。至于晶粒大小，则主要(yao)受工艺(yi)条件(jian)的(de)影响：如原料的(de)粒度分布(bu)、配方化(hua)学组成的(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)、烧(shao)结制(zhi)(zhi)(zhi)度（包括(kuo)气氛、压力、最高温(wen)度、保温(wen)时间及冷却方式等(deng)）。
发热电路(lu)方面(mian)，这(zhei)一(yi)步(bu)的(de)操作是(shi)在制备出陶(tao)瓷流延坯(pi)(pi)体(ti)后(hou)，将(jiang)制备好的(de)高(gao)温金属(shu)厚膜浆料布线印刷在坯(pi)(pi)体(ti)的(de)一(yi)面(mian)上(shang)，此(ci)时线路(lu)的(de)设计布局至关(guan)重要(yao)。同时东莞(guan)国研还强调，除了(le)这(zhei)点外，浆料的(de)用料也要(yao)均匀(yun)。
参考(kao)文(wen)献中发热体的印刷线(xian)路设计及印刷后样(yang)品照片
二、升温迅速
以氧化铝材质为主的陶瓷发热(re)体使用的是(shi)目前流(liu)行的电(dian)阻加热原理设计，即当电流通过发(fa)热丝线路时，发(fa)热丝线路会(hui)(hui)发(fa)热，而且氧化铝陶瓷(ci)等具有金(jin)属正温度特性，产品阻值会(hui)(hui)随着(zhe)温度上(shang)升而增大，从而降低(di)产品的实际(ji)使用(yong)功率，同时不(bu)会(hui)(hui)影响加热效果。
为了使(shi)(shi)升(sheng)温(wen)速(su)度(du)更快，理(li)论上(shang)陶瓷基板的导热、正温(wen)度(du)系数与(yu)功(gong)率密度(du)原则(ze)上(shang)越高越好，但这也(ye)需要(yao)(yao)建立在产品温(wen)控精确(que)，可确(que)保最终温(wen)度(du)符合使(shi)(shi)用要(yao)(yao)求的前提下。东莞国研解释，发热陶瓷件的温(wen)度(du)是通过控制(zhi)电阻或电压(ya)来(lai)控制(zhi)的，其阻值功(gong)率可根据客(ke)户需求定制(zhi)个性(xing)化生产的，而升(sheng)温(wen)速(su)度(du)快的主要(yao)(yao)诀窍则(ze)是国研自行研发(fa)的(de)金属浆料，可满足客户(hu)不同需求。
使用了铂(bo)浆(jiang)料的氧化锆陶瓷发热针Keycore Ⅱ图（来源：东(dong)莞国研）
三、发热效率高
出于(yu)节(jie)能(neng)考量，陶瓷发(fa)(fa)热(re)体的(de)(de)发(fa)(fa)热(re)效率(lv)越高，能(neng)省下的(de)(de)电(dian)量就(jiu)越多。东(dong)莞国研(yan)介绍，陶瓷材料本(ben)身(shen)就(jiu)是(shi)节(jie)能(neng)环保的(de)(de)代表，在(zai)功率(lv)相同的(de)(de)情况下，体积往往只(zhi)有金属管、玻璃管等电(dian)热(re)元件的(de)(de)1/8 ~ 1/3；发(fa)(fa)热(re)体功率(lv)也比其它发(fa)(fa)热(re)体功率(lv)高出许多——目前市面上的(de)(de)MCH发(fa)(fa)热(re)体的(de)(de)热(re)效率(lv)普(pu)遍都很高（基本(ben)在(zai)98%以(yi)上），节(jie)能(neng)（单位热(re)耗(hao)电(dian)量比PTC节(jie)省20~30%），且(qie)长时间使用无功率(lv)衰减。
四、耐高压
东(dong)莞(guan)国(guo)研介绍(shao)，要让陶(tao)瓷发(fa)热(re)体(ti)(ti)耐高压(ya)，那(nei)么陶(tao)瓷基板的绝缘阻抗越高越好(hao)，这(zhei)样表(biao)面才能(neng)安(an)全不带电，比如说(shuo)国(guo)研的发(fa)热(re)体(ti)(ti)产品经测试能(neng)耐受2500V、5mA。
五、使用寿命(ming)长(zhang)
若陶(tao)瓷(ci)发(fa)热(re)件(jian)的使用寿命足够(gou)长(zhang)且长(zhang)时间使用无(wu)功率衰(shuai)减，就(jiu)意(yi)味着可实现免维护，因(yin)此可以降低(di)使用和维护成本。由(you)于陶(tao)瓷(ci)本身材(cai)质大多能耐酸(suan)碱及(ji)其他腐蚀性物(wu)质，适应高(gao)腐蚀等恶(e)劣环境的应用，因(yin)此这(zhei)方面与金属(shu)相比有(you)先天优势。因(yin)此关注重点主要在：陶(tao)瓷(ci)基板的强度与散热(re)越高(gao)越好(hao)，热(re)震（热(re)膨胀系(xi)数）越低(di)越好(hao)。
除此(ci)(ci)之外(wai)，陶瓷发(fa)热(re)件的(de)(de)抗热(re)震性(xing)(xing)能取决于材料(liao)内部热(re)应力(li)，几何形状和环境介质(zhi)等(deng)因素的(de)(de)影响，因此(ci)(ci)除了与(yu)陶瓷本身性(xing)(xing)能有关外(wai)，还与(yu)电阻浆料(liao)与(yu)陶瓷的(de)(de)结(jie)合(he)能力(li)、发(fa)热(re)线路发(fa)热(re)均(jun)匀(yun)性(xing)(xing)、网(wang)版印(yin)刷(shua)(shua)过程及(ji)烧(shao)结(jie)过程的(de)(de)残余应力(li)及(ji)其(qi)分布、安装使(shi)用受力(li)等(deng)条(tiao)件有关，如印(yin)刷(shua)(shua)线路设计应使(shi)得(de)发(fa)热(re)时的(de)(de)温(wen)度梯度尽可能小(xiao)，不容易形成热(re)应力(li)集中效应，否则(ze)加(jia)热(re)片容易炸裂等(deng)。
到底(di)怎样的数据(ju)才(cai)算抗(kang)热震性(xing)能好呢(ni)？东莞国研介绍道(dao)他(ta)们曾模拟客户(hu)使用情景(jing)做过耐久性(xing)测试(shi)，当产品额定电(dian)压下测试(shi)60S通/30S断(duan)，可循(xun)环10000 次(ci)，然后放(fang)置(zhi)在25℃下2小时(shi)以上，就可说(shuo)明(ming)产品抗(kang)热震性(xing)好。
六、搭配合适(shi)的(de)导电金属
这里主要指发(fa)热电(dian)路用的(de)导电(dian)金属(shu)材质(zhi)的(de)选择。据东莞国研介绍，一(yi)般使(shi)用在(zai)此的(de)搭配导电(dian)金属(shu)有钨浆、铂浆、银浆以及有机物(wu)金属(shu)等，可依(yi)使(shi)用温度选择合适的(de)材质(zhi)进行调配。在(zai)国研已量产的(de)产品中，氧化(hua)锆(gao)陶瓷发热针就是(shi)使(shi)用铂(bo)金浆(jiang)(jiang)料，此浆(jiang)(jiang)料可使(shi)TCR值和控温(wen)方面(mian)更精准，发热(re)(re)更均(jun)匀，让热(re)(re)导(dao)率远(yuan)不如氧(yang)化铝(lv)的氧(yang)化锆在印(yin)刷(shua)上发热(re)(re)电路后，各方面(mian)性能都优(you)于上一代的氧(yang)化铝(lv)陶瓷发热(re)(re)针。
国研两代发热针产品性能对比(bi)
结语
小小的(de)陶瓷加热件(jian)，既符合环保要(yao)求(qiu)、不(bu)含铅、镉、汞(gong)、多(duo)溴联苯等有害物质，又有耐腐蚀耐高温、寿(shou)命长、高效节(jie)能等诸多(duo)优(you)点，为我们(men)的(de)生活持续(xu)带来温暖。
资料来(lai)源(yuan)：
朱峰. 金(jin)属陶瓷发热体(ti)(ti)的(de)制备和(he)电阻温度系数的(de)调控[D]. 湖北:武汉理(li)工大(da)学,2019.
贾淞,汤红妍,董(dong)亮辉,等(deng). MCH陶瓷传导式(shi)高效加热(re)技术(shu)[C]. //第(di)十六届全国干(gan)燥会议 论文(wen)集(ji). 2017:177-183.
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