中国粉体网讯 随着航空航天、电子电工、冶金化工、交通、汽车、军工等行业的飞速发展，对材料的热加工成形及热处理条件要求越来越严格。电加热因易于控制和调节且不污染环境，有利于提高产品质量等优点而得到了广泛的应用。
常见的电热材料包括金属电热材料和非金属电热材料两类。非金属电热材料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化、电热转换效率高等优点，正在逐步取代金属电热材料。非金属电热材料主要有碳化硅、硅化钼、氧化锆复合材料及炭基材料等。
1、碳化硅发热体
SiC电热元件俗称硅碳棒，是以高纯度的绿色SiC为主要原料，经2200℃高温再结晶制成的非金属发热体，最高使用温度为1350℃，其电阻随使用温度和时间而变化。它具有碳化硅制品的一系列物理化学特性，可显示出无机高温结构材料的一系列优越性能。
图片来源：郑州德尔信钨钼科技有限公司
普通SiC发热体的使用温度为1400℃左右，采用高温均热烧结、表面喷涂陶瓷、添加特殊物质以及冷端在熔融硅中浸渍处理等技术而特制的碳化硅发热体的使用温度可提高到1600～1650℃，在氩气气氛中甚至可高达1800℃。正常连续使用寿命一般在2000h以上，还具有直接使用商业电源的电阻性能。
硅碳棒在各种气氛中的使用温度
SiC电热元件的主要优点是热辐射能力强，可精确控制温度。在工业应用上，通常加工成棒状、条状、板状和U形等，使用方法简单，可并联、串联、混联使用，可水平或竖直安装，性价比较高，是中高温工业电炉和实验电炉最常用的电热元件。被广泛应用于陶瓷、玻璃、耐火材料等高温工业领域。
2、铬酸镧发热体
其主要优点是能够在大气气氛下使用到1900℃(表面温度)，可获得1800℃的炉温；能在氧化气氛下连续长时间使用，使用寿命可达3000h以上；可作为大小管式炉、箱式炉的发热元件；用铬酸镧发热元件装配的电炉炉温能够精确控制，其炉温稳定度可在1℃之内。
主要缺点是高温下与碱金属发生作用，对铬酸镧材料的组织结构造成破坏，使元件在高温下无法使用。同时，高温下不许与还原气氛(如H2、CO等)接触，因为在高温下还原气体会使金属La3+还原成金属La从而破坏元件，影响使用。
3、氧化锆发热体
氧化气氛下使用温度高达2000～2200℃的超高温电阻发热元件，也是目前国内外使用温度最高的发热元件。氧化锆发热体材料具有高的熔点(2700℃)，在氧化气氛中的稳定性好，以及到一定温度范围可由绝缘体转变为导电体等特点。因此，不需要保护气氛就可以直接在空气中间歇或连续使用，在1800℃以上(最高温度可以达到2400℃)可连续使用1000h以上，在2000℃到室温之间的间歇使用可达数百次，所以是一种优良的新型高温发热元件，被广泛用作超高温电炉的发热元件。
4、二硅化钼发热体材料
MoSi2发热元件是在高温下工作的电阻发热元件，通常称作“硅钼棒”。是一种可用于多种气氛的高温发热元件，尤其适用于氧化性气氛，其最高使用温度已经达到1850℃。主要用于冶金化工、玻璃、陶瓷、电子电工、半导体材料等工业领域以及实验室的重要设备。
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5、碳基电热材料
（1）炭黑基电热材料
炭黑基电热材料通常是将炭黑分散到基体中，采用熔融共混或者机械搅拌的方法而制备的。当炭黑在基体中达到渗流阈后，材料将形成连续的导电通路，炭黑基电热材料的电热性能由炭黑的表面积、结构、炭黑在基体中的浓度以及基体的性质等决定。炭黑电热材料被广泛应用于石油输送管道防冻、电热取暖等方面。
（2）碳纤维基电热材料
碳纤维是指碳元素的质量分数在化学结构中达到90％以上的纤维，可作为一种高性能的增强材料，具有低的电阻率、优良的耐热性、良好的电热性能和优异的尺寸稳定性，是电和热的良导体，又因膨胀系数小，热导率高而不会出现蓄热和过热现象，在高温下仍有很高的强度。碳纤维基电热材料通常有两种应用形式。一种是以碳纤维线作为电热元件来进行应用。另一种是将短丝碳纤维或长丝碳纤维下脚料粉碎研磨成一定细度的粉末，并与树脂等材料混合制备导电浆料，然后将其制成特定形状或者涂覆于基材上作为电热元件。
（3）碳晶电热材料
碳晶电热材料是将碳晶颗粒和相应的添加剂加入到高分子树脂材料中进行混合，通过特殊工艺制备而成。碳晶电热材料通过碳分子之间的相互撞击和摩擦产生热能并以远红外线向外辐射的形式进行传热，通常制成板状型材，用于地热取暖等项目中，具有电能和热能转换率高的特点。
（5）碳纳米材料
碳纳米材料主要包括石墨烯和碳纳米管，二者可制成电热膜使用。因其表现出低电压、高效发热的特性，现阶段，诸多研究者开始研究纳米碳系电热材料，已研发出石墨烯电热膜并应用于加热装置及内置式电采暖木质地板中。
参考来源：
[1]张颖异等.高温电热材料的研究发展
[2]张旗等.碳基采暖电热材料研究进展
[3]王慧翀.纳米碳材料电热膜制备及其电热特性研究
（中国粉体网编辑整理/山川）
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