Una fuente (10) térmica plana que comprende:

una estructura (16) de nanotubos de carbono;

ypor lo menos dos electrodos (12, 14) separada y eléctricamente conectados a la estructura de nanotubosde carbono,en la que la estructura de nanotubos de carbono comprende por lo menos una película de nanotubos decarbono que comprende una pluralidad de nanotubos de carbono unidos extremo con extremo y orientadosen la misma dirección.

Fuente térmica plana

1. Campo de la invención

La invención se refiere generalmente a fuentes térmicas planas y particularmente a una fuente térmica plana basada en nanotubos de carbono.

2. Discusión de la técnica relacionada

Los nanotubos de carbono (CNT) son un nuevo material carbonoso y han recibido mucho interés desde los primeros 1990. Se publicó en un artículo de Sumio Iijima, titulado “Helical Microtubules of Graphitic Carbon” (Nature, Vol. 354, Nov. 7, 1991, pp.56-58) . Los CNTs son conductores, químicamente estables y capaces de tener un diámetro muy pequeño (mucho menor de 100 nanómetros) y grandes relaciones de aspecto (longitud/diámetro) . Debido a estas y otras propiedades, se ha sugerido que los CNTs deben desempeñar un importante papel en varios campos, tales como dispositivos de emisión de campo, nuevos materiales ópticos, sensores, materiales ferromagnéticos blandos, etc. Además, debido a que los CNTs tienen excelente conductividad eléctrica, estabilidad térmica, y propiedades de emisión de luz similares a la radiación del cuerpo negro, los nanotubos de carbono se pueden usar también en el campo de las fuentes térmicas.

Un hilo de nanotubos de carbono estirado de una matriz de nanotubos de carbono y conectado eléctricamente a dos electrodos, emite luz, cuando se aplica un voltaje entre los electrodos. La resistencia eléctrica del hilo de nanotubos de carbono no se incrementa tanto, como los filamentos ligeros metálicos, al incrementar la temperatura. Por consiguiente, el consumo de energía del hilo de nanotubos de carbono es bajo a las temperaturas incandescentes de funcionamiento. Sin embargo, el hilo de nanotubos de carbono es una fuente térmica lineal, y por lo tanto, difícil de usar en una fuente térmica plana.

La fuente térmica plana no lineal generalmente incluye una envoltura de vidrio de cuarzo, dos o más filamentos de wolframio o por lo menos una lámina de wolframio, un anillo de soporte, partes de cierre y un soporte. Dos extremos de cada filamento de wolframio están conectados al anillo de soporte. Para formar una superficie emisora de luz plana, los por lo menos dos filamentos de wolframio están dispuestos paralelos entre sí. El anillo de soporte está conectado a las partes de cierre. El anillo de soporte y las partes de cierre están dispuestas sobre el soporte, definiendo por ello un espacio cerrado. Se deja entrar un gas inerte en el espacio cerrado para prevenir la oxidación de los filamentos de wolframio. Sin embargo, hay problemas con la fuente térmica plana: En primer lugar, porque los filamentos/láminas de wolframio son emisores de radiación de cuerpo gris, la temperatura de los filamentos/láminas de wolframio se incrementa lentamente, de este modo, tienen una baja eficiencia de radiación térmica. Por eso, la distancia de transmisión de la radiación térmica es relativamente pequeña. En segundo lugar, la radiación térmica y la radiación luminosa no son uniformes. En tercer lugar, los filamentos/láminas de wolframio son difíciles de procesar. Adicionalmente, durante la emisión de luz, los filamentos/láminas de wolframio quizás necesiten un entorno de funcionamiento protector.

Lo que se necesita, por lo tanto, es una fuente térmica plana que tenga una gran área, radiación térmica y luminosa uniformes. Las fuentes térmicas planas que incorporan estructuras de nanotubos de carbono son conocidas de los documentos WO2007089118, WO2004082333, WO2004023845, DE202005014678U, DE202005013822U, WO2006122736, DE102006014171, y DE102004044352.

Sumario

La invención, definida en las reivindicaciones adjuntas, proporciona una fuente térmica plana que incluye un primer electrodo y un segundo electrodo y una estructura de nanotubos de carbono. El primer electrodo y el segundo electrodo están separada y eléctricamente conectados a la estructura de nanotubos de carbono. La estructura de nanotubos de carbono comprende por lo menos una película de nanotubos de carbono que comprende una pluralidad de nanotubos de carbono unidos por sus extremos y orientados en la misma dirección.

Otras ventajas y nuevas características de la presente fuente térmica plana serán más evidentes de la siguiente descripción detallada de las presentes realizaciones cuando se toman junto con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

Muchos aspectos de la presente fuente térmica plana se pueden entender mejor con referencia a los siguientes dibujos. Los componentes en los dibujos no están necesariamente a escala, haciendo énfasis en su lugar en ilustrar claramente los principios de la presente fuente térmica plana.

La FIG. 1 es una vista esquemática de una fuente térmica plana, según la presente invención.

La FIG. 2 es una vista esquemática de un corte transversal de la FIG. 1 a lo largo de la línea II-II’ .

La FIG. 3 es una foto de una película de nanotubos de carbono floculados.

La FIG. 4 es una imagen del microscopio electrónico de barrido (SEM) de una película de nanotubos de carbono prensados de unos nanotubos de carbono prensados que incluyen una pluralidad de nanotubos de carbono dispuestos diferentes direcciones.

La FIG. 5 es una imagen del microscopio electrónico de barrido (SEM) de una película de nanotubos de carbono prensados de unos nanotubos prensados que incluyen una pluralidad de nanotubos de carbono dispuestos en las mismas direcciones.

La FIG. 6 es una imagen del microscopio electrónico de barrido (SEM) de una película de nanotubos de carbono estirados.

La FIG. 7 es un esquema estructural de un segmento de nanotubos de carbono.

La FIG. 8 es una vista esquemática de una estructura de cable de nanotubos de carbono en la que los nanotubos de carbono se conectan paralelos entre sí.

La FIG. 9 es una vista esquemática de un corte transversal de una estructura de cable de nanotubos de carbono en la que los cables de nanotubos de carbono se retuercen entre sí.

La FIG. 10 es una imagen del microscopio electrónico de barrido (SEM) de un cable de nanotubos de carbono sin retorcer.

La FIG. 11 es una imagen de microscopio electrónico de barrido (SEM) de un cable de nanotubos de carbono retorcido.

La FIG. 12 es una vista de la relación de la potencia y la temperatura de la fuente térmica en la FIG. 1.

La FIG. 13 es un diagrama de flujo de un método para fabricar la fuente térmica plana mostrada en la FIG. 1.

La FIG: 14 es una vista esquemática del calentamiento de un objeto usando la fuente térmica plana mostrada en la FIG. 1.

La FIG. 15 es una vista esquemática de un corte transversal de la FIG. 14 a lo largo de una línea XV-XV.

Los caracteres de referencia correspondientes indican partes correspondientes en todas las distintas vistas. Los ejemplos expuestos aquí ilustran por lo menos una de las presentes reivindicaciones de la fuente térmica plana en por lo menos una forma, y tales ejemplos no se debe considerar que limitan el alcance de la invención de ninguna manera.

Descripción detallada de realizaciones ejemplares

Se hará ahora referencia a los dibujos en detalle para describir realizaciones de la fuente térmica plana.

Refiriéndonos a las FIGS. 1 y 2, se proporciona una fuente 10 térmica plana en la presente realización. La fuente 10 térmica plana incluye un soporte 18, una capa 17 reflectante, una estructura 16 de nanotubos de carbono, un primer electrodo 12, un segundo electrodo 14, y una capa 15 protectora. La capa 17 reflectante está sobre la superficie del soporte 18, la estructura 16 de nanotubos de carbono está sobre la superficie de la capa 17 reflectante. El primer electrodo 12 y el segundo electrodo 14 están separadamente conectados a la estructura 16 de nanotubos de carbono. En la presente realización, el primer electrodo 12 y el segundo electrodo 14 están dispuestos sobre la estructura 16 de nanotubos de carbono separados cierta distancia y eléctricamente conectados a ella.

El material del soporte 18 se selecciona de materiales blandos o material rígido. El material blando puede ser plásticos, resinas o fibras. EL material duro puede ser cerámica, vidrio y cuarzo. Cuando el material de soporte 18 es un material blando, la fuente térmica plana se puede curvar de cualquier forma según la necesidad. El... [Seguir leyendo]

1. Una fuente (10) térmica plana que comprende:

una estructura (16) de nanotubos de carbono; y

por lo menos dos electrodos (12, 14) separada y eléctricamente conectados a la estructura de nanotubos de carbono,

en la que la estructura de nanotubos de carbono comprende por lo menos una película de nanotubos de carbono que comprende una pluralidad de nanotubos de carbono unidos extremo con extremo y orientados en la misma dirección.

2. Una fuente térmica plana según la reivindicación 1, en la que los nanotubos de carbono están distribuidos uniformemente en la estructura de nanotubos de carbono.

3. Una fuente térmica plana según la reivindicación 1 o 2, en la que el grosor de la película de nanotubos de carbono varía de 0, 5 nanómetros a 100 nanómetros.

4. Una fuente térmica plana según la reivindicación 1, 2 o 3, en la que la estructura (16) de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de películas de nanotubos de carbono apiladas unas con otras.

5. Una fuente térmica plana según la reivindicación 4, en la que las direcciones alineadas de los nanotubos de carbono de dos películas de nanotubos de carbono adyacentes son las mismas.

6. Una fuente térmica plana según la reivindicación 4, en la que existe un ángulo entre las direcciones alineadas de los nanotubos de carbono de dos películas de nanotubos de carbono adyacentes y el ángulo está en el intervalo de por encima de 0º a 90ºC.

7. Una fuente térmica plana según cualquier reivindicación precedente, en la que la estructura de nanotubos de carbono adicionalmente comprende una estructura (160) de cables de nanotubos de carbono dispuestos sobre una superficie de por lo menos una película de nanotubos de carbono, y en la que la estructura de cables de nanotubos de carbono comprende por lo menos un cable (161) de nanotubos de carbono que comprende una pluralidad de nanotubos de carbono sucesivos y orientados unidos extremo con extremo por la fuerza atractiva de van der Waals entre ellos.

8. Una fuente térmica plana según la reivindicación 7, en la que los nanotubos de carbono en el por lo menos un cable (161) de nanotubos de carbono están sustancialmente alineados a lo largo de una dirección longitudinal del por lo menos un cable de nanotubos de carbono.

9. Una fuente térmica plana según la reivindicación 6 o 7, en la que los por lo menos dos electrodos (12, 14) están dispuestos sobre la estructura de nanotubos de carbono, y los nanotubos de carbono en los cables de nanotubos de carbono están dispuestos desde un electrodo al otro para maximizar el flujo de corriente entre los electrodos.

10. Una fuente térmica plana según cualquier reivindicación precedente, en la que el material de los electrodos (12, 14) se selecciona del grupo que consiste en metales, resinas conductoras y sus combinaciones, en la que por lo menos uno de los electrodos comprende películas de nanotubos de carbono o estructuras de cables de nanotubos de carbono.

11. Una fuente térmica plana según cualquier reivindicación precedente, que comprende adicionalmente:

un soporte, en el que la película de nanotubos de carbono está dispuesta sobre una superficie del soporte.

12. Una fuente térmica plana según la reivindicación 11, que comprende adicionalmente:

13. Una fuente térmica plana según cualquier reivindicación precedente, que comprende adicionalmente:

una capa (15) protectora dispuesta sobre la estructura de nanotubos de carbono y los por lo menos dos electrodos.

14. La fuente térmica plana de cualquier reivindicación precedente, en la que la por lo menos una película de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de segmentos (143) de nanotubos de carbono orientados sucesivamente, y los nanotubos (145) de carbono en cada segmento de nanotubos de carbono son paralelos entre sí.

una capa reflectante (17) dispuesta entre la estructura de nanotubos de carbono y el soporte o dispuesta sobre la superficie del soporte, en la que la superficie está enfrente de la estructura de nanotubos de carbono.