碳纤维加热丝的性能测试

电热服装中常用的发热材料主要有 3 类：金属发热材料、电热膜和碳纤维发热材料。本课题研究的加热片是由碳纤维丝制作而成。碳纤维丝的性能直接影响碳纤维加热片的电热性能，实验对碳纤维丝的电阻稳定性、最大负载电流、电热温升性能等进行了测试，为加热片的制作提供参考。

（一）电阻测试

为了在制作碳纤维加热片时便于计算阻值，需要对碳纤维丝的电阻、不同温度下的电阻稳定性进行测试，参照 JB/T9283-1999《万用电表》测试织物的电阻。

1.常温下和通电过程中电阻测试

为了减小碳纤维丝电阻测量时产生的误差，保证电阻测量的准确性，首先在一张干净整洁的 A4 纸上画一条长 10 cm 的直线，然后量取长度为 15 cm 的 5 个碳纤维丝试样并编号，将其拉直后用胶带固定在 A4 纸上直线位置处，用白色标记笔在碳纤维丝的两端进行标记，（a）用万用电表测试 10 cm 长碳纤维丝在常温下的电阻，测试时等到显示屏上显示的电阻值趋于平稳，记下数据（b）用带有夹头的导线夹住碳纤维丝的两端与直流电源相连，测试其在不同电压下的电阻，测试时记下电压和电流值。

2.不同温度下电阻测试

为测试碳纤维丝电阻在不同温度下的稳定性，将 10 cm 长碳纤维丝试样放在 A4 纸上置于不同环境温度中，温度分别为-10 ℃、0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃，并在每个温度下放置 10 min，同时用万用电表夹头夹住碳纤维丝两端测试其电阻值变化，等到温度稳定时开始记录碳纤维丝电阻数据，按上述步骤测试 5 个碳纤维丝试样。

（二）最大负载电流测试

为防止碳纤维加热片通电后碳纤维丝由于功率过大而灼烧发出气味，影响碳纤维加热片的电热性能，应对碳纤维丝的最大负载电流进行测试。首先量取 5 个 10 cm 长的碳纤维丝试样并编号，用可调直流电源连接线上的两个夹子夹住碳纤维丝两端，调节电源电压从1 V 开始逐渐地增幅增加，电源上显示碳纤维丝试样的电流，记录每个碳纤维试样将粘合衬灼烧时的电流值和电压值。

（三）电热升温性能测试

为了获得碳纤维丝通电后其加热效果，用 PT100 温度传感器测试碳纤维丝通电时在不同时刻的的温度变化，实验时环境温度为 20 ± 2 ℃，测试步骤如下：

1.量取 15 cm 长的碳纤维丝试样，在中间测量出 10 cm 长标记，将标记好的长丝两端用导线夹夹住和可调直流电源连接；

2.打开温度传感器开关，将温度传感上的 5 个温度探头分别置于碳纤维丝不同部位，调节电源电压为 1 V，通电加热 240 s 关掉电源，取其平均值；

3.按照上面的步骤，将电源的电压分别调节为 1.5 V、2 V、2.5 V、3 V，测试碳纤维丝试样在不同电压下的温度。

对碳纤维长丝进行性能测试，包括热阻、最大负载电流、电热升温性等，得出碳纤维长丝电阻比较稳定，升温速率快，且碳纤维长丝的功率消耗和平衡温度呈高度正向线性相关，相关系数（R2）为 0.977。

（文章摘自论文）