碳纖維加熱絲的性能測(cè)試

電熱服裝中常用的發(fā)熱材料主要有 3 類：金屬發(fā)熱材料、電熱膜和碳纖維發(fā)熱材料。本課題研究的加熱片是由碳纖維絲制作而成。碳纖維絲的性能直接影響碳纖維加熱片的電熱性能，實(shí)驗(yàn)對(duì)碳纖維絲的電阻穩(wěn)定性、最大負(fù)載電流、電熱溫升性能等進(jìn)行了測(cè)試，為加熱片的制作提供參考。

（一）電阻測(cè)試

為了在制作碳纖維加熱片時(shí)便于計(jì)算阻值，需要對(duì)碳纖維絲的電阻、不同溫度下的電阻穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，參照 JB/T9283-1999《萬用電表》測(cè)試織物的電阻。

1.常溫下和通電過程中電阻測(cè)試

為了減小碳纖維絲電阻測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差，保證電阻測(cè)量的準(zhǔn)確性，首先在一張干凈整潔的 A4 紙上畫一條長(zhǎng) 10 cm 的直線，然后量取長(zhǎng)度為 15 cm 的 5 個(gè)碳纖維絲試樣并編號(hào)，將其拉直后用膠帶固定在 A4 紙上直線位置處，用白色標(biāo)記筆在碳纖維絲的兩端進(jìn)行標(biāo)記，（a）用萬用電表測(cè)試 10 cm 長(zhǎng)碳纖維絲在常溫下的電阻，測(cè)試時(shí)等到顯示屏上顯示的電阻值趨于平穩(wěn)，記下數(shù)據(jù)（b）用帶有夾頭的導(dǎo)線夾住碳纖維絲的兩端與直流電源相連，測(cè)試其在不同電壓下的電阻，測(cè)試時(shí)記下電壓和電流值。

2.不同溫度下電阻測(cè)試

為測(cè)試碳纖維絲電阻在不同溫度下的穩(wěn)定性，將 10 cm 長(zhǎng)碳纖維絲試樣放在 A4 紙上置于不同環(huán)境溫度中，溫度分別為-10 ℃、0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃，并在每個(gè)溫度下放置 10 min，同時(shí)用萬用電表夾頭夾住碳纖維絲兩端測(cè)試其電阻值變化，等到溫度穩(wěn)定時(shí)開始記錄碳纖維絲電阻數(shù)據(jù)，按上述步驟測(cè)試 5 個(gè)碳纖維絲試樣。

（二）最大負(fù)載電流測(cè)試

為防止碳纖維加熱片通電后碳纖維絲由于功率過大而灼燒發(fā)出氣味，影響碳纖維加熱片的電熱性能，應(yīng)對(duì)碳纖維絲的最大負(fù)載電流進(jìn)行測(cè)試。首先量取 5 個(gè) 10 cm 長(zhǎng)的碳纖維絲試樣并編號(hào)，用可調(diào)直流電源連接線上的兩個(gè)夾子夾住碳纖維絲兩端，調(diào)節(jié)電源電壓從1 V 開始逐漸地增幅增加，電源上顯示碳纖維絲試樣的電流，記錄每個(gè)碳纖維試樣將粘合襯灼燒時(shí)的電流值和電壓值。

（三）電熱升溫性能測(cè)試

為了獲得碳纖維絲通電后其加熱效果，用 PT100 溫度傳感器測(cè)試碳纖維絲通電時(shí)在不同時(shí)刻的的溫度變化，實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度為 20 ± 2 ℃，測(cè)試步驟如下：

1.量取 15 cm 長(zhǎng)的碳纖維絲試樣，在中間測(cè)量出 10 cm 長(zhǎng)標(biāo)記，將標(biāo)記好的長(zhǎng)絲兩端用導(dǎo)線夾夾住和可調(diào)直流電源連接；

2.打開溫度傳感器開關(guān)，將溫度傳感上的 5 個(gè)溫度探頭分別置于碳纖維絲不同部位，調(diào)節(jié)電源電壓為 1 V，通電加熱 240 s 關(guān)掉電源，取其平均值；

3.按照上面的步驟，將電源的電壓分別調(diào)節(jié)為 1.5 V、2 V、2.5 V、3 V，測(cè)試碳纖維絲試樣在不同電壓下的溫度。

對(duì)碳纖維長(zhǎng)絲進(jìn)行性能測(cè)試，包括熱阻、最大負(fù)載電流、電熱升溫性等，得出碳纖維長(zhǎng)絲電阻比較穩(wěn)定，升溫速率快，且碳纖維長(zhǎng)絲的功率消耗和平衡溫度呈高度正向線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)（R2）為 0.977。

（文章摘自論文）