高温下氧化物的电加热管率将随温度的升高呈指数降低,分流误差的大小主要取决于高温部分的绝缘性能,绝缘电阻越低,越容易产生分流误差。当绝缘电阻增加10倍或减少至1/10时,其分流误差也随之减少至1/10或增大10倍。为了减少分流误差,应尽可能采用直径粗的铠装热电偶,增加绝缘层厚度。如果上述措施无效时,只好采用装配式热电偶。碳纤维纸、碳纤维布、碳纤维带和碳纤维线已广泛用于工业和民用领域。作为电热元件,特别是在俄罗斯、乌克兰等国应用很普遍,如工业装置的电加热管、冬季施工现场的大面积加热保温、冬季汽车行驶的加热器(螺栓加热棒)、多种家用电器以及取暖保健用品等。这些电热器材属于低温型使用温度不超过200℃。因为碳纤维在350℃空气中开始氧化,氧化失重导致电阻率变化,电热性能不稳定,甚至带来危险。近年来,日本开发成功高温型电加热管。把碳纤维或碳毡封闭在耐热石英管中,通电后温度可达到上千度。碳纤维通电加热后热辐射红外波长在215-13μm之间,恰好是人体易吸收的波长范围,具有显著的生物效应。北京化工大学已研制出高温型碳纤维电热管。其特点是热导率大,升温快,散热迅速使用寿命长,且有医疗保健功能。
中间相沥青基碳纤维P-120的热导率λ比铜还高,显示出优异的电热性能。研制高导热碳基材料是当前的热点课题之一。日本松下公司研制成碳基散热片,散热量是铜的2倍,重量仅为它的1/2,年产量达到8万余片,主要用于仪器仪表 、通讯器材和集成电路(IC)等方面;中科院山西煤炭化学研究所也正在研制高导热碳基材料,以满足市场需求。电子元件高度集成化、小型化和数字化是发展趋势。它们工作时产生热损耗的热量应及时散发,否则会降低其工作性能,严重时产生误动作。对于印刷线路板(PWB)或电子模块存储器(SEM)需匹配高效散热片。例如,宇宙飞船有几百个电子箱,每个电子箱有10~15个标准电子模块存储器,每个SEM PWB 单元在工作时约有25~35W的能耗;体系温度每上升10 ℃,元件和线路的可靠性将会降低一半。因此,高效散热片就显得格外重要。当前,碳基散热片研究的方向之——柔性高导热散热片,研究难度要比“硬”式散热片难得多。
目前,电加热管、家用电器、通讯工具、OA、CPU等的外壳 大多为热塑 性塑料制品。当它们在工作时,外界电磁波可进入体系内;体系产生的电磁波也可向外传播,相互干扰,严重时产生误动作。如果把切短碳与热塑性树脂造粒和注射成型,则可制出具有一定电阻率的壳体,具有屏蔽电磁波的功能。碳纤维增强水泥(CFRC)板材或碳纤维增强木材(CFRW可用来建造屏蔽房间。这种屏蔽房间既)可防止原来电磁波的侵入干扰,又可使屋内产生的电磁波被墙壁吸收,起到隔离屏蔽作用。普通工作室,经用碳纤维片材装饰后,也可起到屏蔽作用螺栓加热棒 。电磁波屏蔽材料主要是利用了碳纤维的导电性、复合性能和优良的加工成型性。抗静电材料。煤矿的送风管道,因空气流动摩擦往往会产生静电,引发事故。如果在PVC中加入切短碳纤维而注射成型管材,电阻值可从1010Ω降低到 104Ω,起到防静电效果。同理,在橡胶输送带中加入切短碳纤维,不仅可防止摩擦产生的静电,而且还可提高输送带的力学性能。