本发明涉及一种柔性电致远红外发射加热丝，能把电能高效率的转化为远红外射线，尤其是其波长峰值在7-14微米内，适用于加热、取暖、干燥和热疗，尤其适用于对波长范围和耐弯折要求高的可穿戴性远红外理疗产品。
背景技术：
远红外线是一种波长范围在3微米到1000微米的电磁波，它是热能一种辐射方式并且它的传播不需要介质。由于远红外线，尤其是波长峰值在7-14的波长范围内，易于被水分子吸收并且被激活，所以远红外线对地球生物至关重要，称之为生长的生命线。物体能够很好的吸收某一波段的远红外线，那么它在发射的远红外线也在这个波段范围内。人体发射的远红外线波长峰值在9微米左右，所以这样的远红外线也更利于人体吸收，这种波长的热能辐射会激活人体的水分子，增强新陈代谢，同时给人一种舒适的温暖的感觉而不是向短波长的那种灼伤感。远红外线在供暖，干燥和理疗等领域有着广泛的用途，远红外线传播的是热能，所以对生物体没有像其他电磁波一样有破坏作用，并且太阳的能量有一半是以远红外能量来到地球表面，与生物的生长息息相关。绿色环保和追求自然已经越来越多的被人们所共识，所以发展新的先进的远红外技术是至关重要的。
电加热丝就是把电能转化为热能的一种材料，又称为焦耳发热，电子在电场的作用下运动时和原子或者分子发生碰撞，导致原子或者分子能量增加，在宏观上就表现为温度的升高。传统的电加热丝一般由简单的含一种到两种的金属合金构成。另外一种是碳发热丝，又碳纤维或者含有碳纤维的复合材料构成。
传统的电加热丝，一般需要较高的电压才能产生足够的热量，并且发射出来的射线波长峰值较短，只有很小一部分能量分布在远红外区域，特别是在7到14微米这个范围，发射率低，作为远红外加热用途，效果不理想，并且造成很大的能源浪费，并且这些金属加热丝易老化、易折断、不易弯曲，对于很多应用有很大的局限性。碳发热丝在柔韧性和发射率方面有了很大的提高，虽然发射的远红外线峰值在7-14微米以内，但是碳材料本身的电阻具有负的温度系数，就是说电阻随着温度的升高会降低，造成碳材料发热丝有过热甚至燃烧的危险，并且碳发热丝提供的电阻率高，电阻值范围非常小，电阻值不均匀，都局限了碳发热丝的应用。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种柔性电致远红外发射加热丝，采用了纳米合金多重复合材料，解决了传统金属发热丝易老化、易折断、柔韧性低的缺点，在低电压下(例如直流3v-24v)也可以工作，并且可以高效率的把电能转化为热能，并且通过远红外线的方式发射出来，并且拥有高的发射率。
本发明提供的柔性电致远红外发射加热丝，由纳米cu-ni合金丝、纳米fe-ni合金丝、纳米ni-gr合金丝中的两种纳米合金丝与复合纤维丝组合制成。制成所述加热丝的各种纳米合金丝的数量为单根或多根。
本发明所述纳米cu-ni合金丝中的铜的重量百分比范围为1-45wt％；纳米cu-ni合金丝的直径小于100μm，电阻率为0.03-0.30μω·m，cu-ni合金丝具有的低电阻率和低温电阻系数，提供良好的抗氧化和化学腐蚀性。
本发明所述纳米fe-ni合金丝中的铁的重量百分比范围为30-50wt％；纳米fe-ni合金丝的直径小于100μm，电阻率为0.19-0.36μω·m。fe-ni合金在室温至约250℃的范围内具有非常低的热膨胀，并且具有延展性，机械加工性类似于奥氏体不锈钢。此外，ni-fe合金丝具有高温电阻系数(正温度系数，ptc)，当导线的温度约为250℃时，元件电阻加倍，功率输出减半，避免过热和降低能耗特别有用。
本发明所述纳米ni-gr合金丝中的铬的重量百分比范围为10-30wt％；纳米ni-gr合金丝的直径小于100μm，电阻率为0.72-1.12μω·m，ni-cr合金具有高电阻率、高强度、高延展性，抗氧化性和高温稳定性以及耐水性。
各纳米丝、复合纤维丝先模压在一起再冷拔成加热丝，或者先各自冷拔再编织成加热丝。所述复合纤维丝为碳纤维丝、竹炭纤维丝、陶瓷纤维丝或玻璃纤维丝。所述加热丝中的合金丝与复合纤维丝的重量比为(a-b)：1。复合纤维通常通过微小纤维或颗粒和聚合物材料的混合物的拉挤制成。显然，碳和竹碳复合纤维含有微小的碳纤维。玻璃纤维含有二氧化硅或硅酸盐玻璃纤维。陶瓷纤维含有陶瓷颗粒或纤维，例如氧化硅，氧化锆，氧化镁等。聚合物基质可以是树脂，例如环氧树脂，聚酯，聚氨酯等。例如，竹炭首先通过纳米技术被制成微小的粉末，然后通过熔化过程熔融成pet(聚酯)纤维。单个复合纤维的厚度约为几微米，并且绞合纤维可能含有数百种。碳纤维和竹炭碳纤维的发射率高于0.85。玻璃纤维和陶瓷纤维的发射率高于0.90。
本发明提供的柔性电致远红外发射加热丝，通过把多种超细纳米合金复合丝和复合材料纤维重新编织成新的热丝，能把电能近100％的转化为热能以远红外的形式发射出来，并且波长长峰值在7-14微米内，加热丝耐弯折和抗老化。超细纳米合金丝是通过高温下金属纳米丝和合金预混熔炼，然后以模压方式冷拔加工出超细合金丝线，最细可达到8微米。超细纳米合金复合丝是通过几种不同的纳米合金，既可以先模压在一起然后冷拔成丝，也可以先冷拔然后编织成丝，这种复合加热丝有着具有电阻率可调节，发热快，热效率高、机械强度大、抗疲劳等特点。
本发明解决了传统金属发热丝易老化、易折断、柔韧性低的缺点，在低电压下(例如直流3v-24v)也可以工作，并且可以高效率的把电能转化为热能，并且通过远红外线的方式发射出来，并且拥有高的发射率，发射波长的峰值可以准确的控制在7-14微米内。超细纳米合金多重复合材料的电阻具有正的温度系数，在温度过高时会自我调节，不会造成过热的风险，并且柔性电致远红外发射加热丝的电阻值均一，通过成分的控制可以活得范围很广的电阻值产品。
本发明采用了先进的纳米合金技术，有效的改善了电热转换的效率，使用多重复合超细金属合金丝，把它们各自的优点综合起来，即具有超好的柔韧性和耐弯折度，又经久耐用。每种纳米合金丝的电阻值有局限性，通过不同的配比，所得的柔性电致远红外发射加热丝可以把电阻控制在应用需要的范围内，从而控制发热的温度，进而控制发射的远红外线的波长。各个超细金属丝间和复合纤维之间会有很强的共振吸收效果，从而能把热能有效的发送到表面，而复合纤维丝有很高的远红外发射率，可以高效率的把热能以远红外线的形式发射出去。同时，复合纤维又可以赋予热丝以纺织品的感觉。基于以上特点和原理，柔性电致远红外发射加热丝类似纤维可以编织到产品中，同时可以在不同的电压下工作，特别是低压3v-24v，把电能转化为热能通过远红外线发射出来，波长峰值在7-14微米之间，易于人体吸收，可用做人体供暖和远红外理疗。
具体实施方式
实施例一：
把得到的cu-ni合金线，绞合ni-cr合金线和竹碳纤维编织在一起形成的。具有45wt％ni的cu-ni合金线的直径为0.10mm，电阻率为0.30μω·m。ni-cr线(cr的10％)含有直径为0.015mm的7根单丝，电阻率为0.72μω·m。合金与纤维的重量比为4.7比1。使用标准的dc5v电池作为电源。测得的电流为0.58a，计算出的总电阻为8.62ω。通过直接连接到表面的热电偶的数字温度计测量的加热元件的表面温度为45℃，而由ir温度计测量的温度为39℃。加热丝的发射率为0.87。相比相同级别的cu-ni合金丝、ni-cr合金丝的发射率都在0.1左右。
实施例二：
由编织fe-ni合金线，绞合ni-cr合金线和玻璃纤维制成。具有30wt％ni的fe-ni合金线的直径为0.10mm，电阻率为0.19μω·m。绞合的ni-cr线(cr的10％)包含19根单根线，直径为0.008mm，电阻率为0.72μω·m。合金与玻璃纤维的重量比为8比1。使用标准的dc5v电池作为电源。测得的电流为0.75a，计算出的总电阻为6.7ω。通过直接连接在表面的热电偶的数字温度计测量的加热元件的表面温度为51℃，而通过ir温度计测量的温度为46℃。加热丝的发射率为0.90。玻璃纤维丝不导电，单独无法发射远红外线。
实施例三：
由编织cu-ni合金丝，ni-cr合金线和碳纤维制成。具有1wt％ni的cu-ni合金线的直径为0.05mm，电阻率为0.03μω·m。ni-cr线(30％cr)含有直径为0.1mm，电阻率为1.12μω·m的单根线。合金与纤维的重量比为2比1。使用标准的dc3v电池作为电源。测得的电流为0.28a，计算出的总电阻为10.5ω。加热丝的发射率估计为0.85。
实施例四：
由编织fe-ni合金线，绞合cu-ni合金线和陶瓷纤维制成。具有50wt％ni的fe-ni合金线的直径为0.05mm，电阻率为0.36μω·m。cu-ni线(ni的20重量％)的直径为0.03mm，电阻率为0.15μω·m。合金与陶瓷纤维的重量比为5比1。使用标准的dc24v电池作为电源。测得的电流为0.97a，计算出的总电阻为24.7ω。加热丝的发射率估计为0.94。