Автoры: Бoгданoвич Валерий Иocифoвич, Барвинoк Виталий Алекcеевич, Аcмoлoв Антoн Никoлаевич, Небoга Вадим Геннадьевич, Мoлчанoв Валерий Сергеевич, Китаев Алекcандр Ирикoвич, Закoтянcкая Ольга Сергеевна.
Изoбретение oтнocитcя к гибким электрoнагревателям, coздающим температуру до 150°С, которые применяютcя для поддержания заданной температуры бортовых приборов коcмичеcких аппаратов, температуры в cкафандрах, обогрева cидений автомобилей, подогрева полов и т.д. Тонкопленочный гибкий электронагреватель, cодержащий резиcтивный элемент, раcположенный между двумя гибкими термоcтойкими электроизоляционными пленками, cнабжен токоотводящими проводами, резиcтивный элемент выполнен в виде полимерной пленки c металлизированным покрытием. Металлизированное покрытие нанесено ионно-плазменным напылением многослойным с толщиной каждого слоя (20-100) нм. Металлизированное покрытие имеет удельное электросопротивление в пределах (300-55) 10-8 Ом·м с толщиной покрытия 3-25 мкм. Нагреватель позволяет обогревать объекты различной формы при различных значениях температуры нагрева.
Изобретение относится к гибким электронагревателям, создающим температуру до 150°С, которые применяются для поддержания заданной температуры бортовых приборов космических аппаратов, температуры в скафандрах, обогрева сидений автомобилей, подогрева полов и т.д.
Известна /Патент РФ 2260926 С2, Н05В 7/00, опубл. 20.09.2005/ гибкая электрогрелка, которая содержит один электропроводный нагревательный контур, проволочный электроизолированный нагревательный элемент которого размещен намоткой на несущем элементе с образованием плоской катушки, закрепленной между слоями оболочки из теплостойкого влагонепроницаемого электроизоляционного материала и соединенной с токопроводящими проводниками.
Недостатками описанной гибкой электрогорелки являются следующие: нагревательный элемент выполнен из медной проволоки, что приводит к повышению трудоемкости изготовления изделия, его надежности, а также приводит к увеличению массы всей конструкции, что недопустимо для поставленной цели. Использование проволочной конструкции не обеспечивает точного повторения рельефа поверхности криволинейных поверхностей, что снижает КПД всего устройства в целом. Кроме того, данное устройство имеет очень маленький диапазон рабочих температур (37-45)°С, что не соответствует поставленной цели.
Наиболее близким к техническому решению является /Патент РФ 2088047 С1, Н05В 3/18, опубл. 20.08.1997/ пленочный электронагреватель, который содержит плоский зигзагообразной формы резистивный излучающий элемент из фольги, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками. Резистивный излучающий элемент выполнен из аморфного сплава металлов или металлов (переходных) с металлоидами.
К недостаткам описанного тонкопленочного электронагревателя можно отнести следующие.
Во-первых, низкая надежность нагревательного элемента при многократных перегибах из-за использования фольги в качестве резистивного слоя.
Во-вторых, недостатком является невысокая температура нагрева (40-65)°С, что не соответствует поставленной цели.
В-третьих, невозможно изготовить нагреватель малых размеров, так как сильно увеличивается трудоемкость и уменьшается надежность изделия.
В-четвертых, сложность крепления токоподводящих проводов к фольге.
В-пятых, высокая потребляемая мощность такого нагревателя не соответствует поставленной цели нагревателя.
В-шестых, из соотношения мощности и сопротивления можно сделать вывод, что электронагреватель работает от сети 220 В, что небезопасно для человека и невозможно в условиях открытого космического пространства.
В основу изобретения поставлена задача упростить конструкцию электронагревателя, уменьшить его габариты, изготовить нагреватель с возможностью обогрева объектов различной формы при различных значениях температуры нагрева.
Задача достигается за счет того, что в тонкопленочном гибком электронагревателе, содержащем резистивный элемент, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный токоотводящими проводами, согласно изобретению резистивный элемент выполнен в виде полимерной пленки с металлизированным покрытием.
Кроме того, металлизированное покрытие нанесено послойно ионно-плазменным напылением с толщиной каждого слоя (20-100) нм.
Кроме того, металлизированное покрытие имеет удельное электросопротивление в пределах (300-55) 10-8 Ом·м и толщину в пределах (3-25) мкм. Помимо этого металлизированное покрытие в местах крепления токоотводящих проводов выполнено из меди, а также полимерная пленка с резистивным слоем герметизируется наклеиванием внешнего слоя полимерной пленки со стороны резистивного слоя.
На фиг.1 представлен общий вид тонкопленочного электронагревателя, на фиг.2 - технологическое приспособление для нанесения резистивного слоя.
Тонкопленочный электронагреватель состоит из двух листов гибких термостойких электроизоляционных пленок 1, между которыми размещен резистивный элемент 2, полученный в виде нано- и субмикроструктурного слоя методом вакуумного ионно-плазменного напыления. Резистивный элемент 2 имеет зигзагообразную форму и снабжен токоотводящими проводами 3, припаянными к участкам с медным покрытием 4, которые изготавливаются ионно-плазменным напылением с помощью маски, имеющей другую конфигурацию.
Заявленное устройство - тонкопленочный гибкий электронагреватель изготавливается следующим образом. Заготовки из полиимидной пленки размещаются в технологическом приспособлении (фиг.2), состоящем из подложки и маски, устанавливаются на технологическом приспособлении для напыления и размещаются на карусели в вакуумной камере установки ННВ-6.6-И1. Далее производится нанесение через маску резистивного слоя на полиимидную пленку. Процесс нанесения резистивного слоя происходит периодически, с заданными интервалами. Далее пленка извлекается из приспособления и устанавливается в новое, такого же типа, но с другой конфигурацией маски, для нанесения медного покрытия на участки резистивного слоя для припайки в последующем к этим местам токоподводящих проводов. Далее производится припайка токоотводящих проводов, с последующим приклеиванием для герметизации такой же полиимидной пленки со стороны резистивного слоя. В результате получается тонкопленочный гибкий электронагреватель простой конструкции, малых габаритов с возможностью обогрева объектов различной формы при различных значениях температуры нагрева.
