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冬奧會石墨烯嶄露頭角 承德人和礦業(yè)

發(fā)布時間:2018/02/26 點擊量:

 

 2月25日20時19分,在平昌冬奧會閉幕式上,“北京8分鐘”驚艷亮相,現(xiàn)場氣溫為-3℃。為了做好72名演員的防寒保暖工作,主創(chuàng)團隊采用了石墨烯智能發(fā)熱服飾,來確保他們在穿著較薄的演出服時不會被凍傷,還可以保證動作舒展。

 

資料圖

 

石墨烯是一種超級新型納米材料,具有超高強度、超高導熱系數(shù),通過工藝的處理可以持續(xù)的發(fā)熱,成為“要溫度不要厚度”的可穿戴材料,并且能在30-50℃之間自由的調控溫度,被業(yè)界譽為“新材料之王”。

 

石墨烯團隊負責人、來自深圳烯旺新材料科技股份有限公司的李月秋說:“演員的服裝要求輕薄,能讓他們靈活地做動作,同時,無論是排練場地還是平昌閉幕式現(xiàn)場,天氣都很寒冷,石墨烯服飾可以起到很好的保溫、發(fā)熱效果。”

 

“最初對我們的設計要求是在-5℃的環(huán)境中,持續(xù)發(fā)熱8分鐘,后來考慮到候場等因素,調整到在-20℃的條件下,發(fā)熱4小時。另外在發(fā)熱效果符合要求的同時,還要保證材料的安全性、電池的續(xù)航能力和服飾的舒適度。”

 

石墨烯電熱薄膜透明意味著什么?

 

利用石墨烯的特性,我國科研人員研制出了超薄透明的石墨烯電熱薄膜技術,用于智能裝備制造,并在國外申請了專利保護。

 

 

100%石墨烯電熱膜是所有電熱膜里唯一一種沒有摻雜其他物質的純碳原子的柔性膜,它是通過化學氣相沉積生長出來的單層碳原子,其特征是透明、安全,電-熱轉換效率是所有電加熱元件中最高或并列最高的,在能量轉換過程中幾乎沒有任何其他形式的能量損失,如機械能、光能、化學能等,電-熱轉換效率接近100%。其中,電-熱輻射轉換效率比例也是相同單位面積功率的電加熱元器件中較大的。

 

另外,100%石墨烯薄膜設計而成的電熱膜,有兩大特征:

 

1、100%石墨烯電熱膜是柔性透明的,其透光率接近97%。

 

2、100%石墨烯電熱膜100%安全的,其他電熱膜某些存在安全隱患。

 

石墨烯電熱薄膜如何制備?

 

電熱膜加工工藝,通常有:

 

1、將膜直接制備在被加熱載體上,例如將導電物質和成膜物質混合成漿料后,涂覆在需加熱物體上,進行干燥成膜、熱解噴涂成膜;如碳基油墨電熱膜。

 

2、將電熱膜元件化,例如將導電物質和成膜物質混合后擠壓成型;如碳纖維/碳晶板電熱膜。

 

3、采用化學/物理氣相沉積、真空噴涂、離子濺射、絲網印刷等方法,使導電物與膜狀基片組成一體;如石墨烯電熱膜、碳基油墨電熱膜。

 

石墨烯電熱薄膜的研究方向有哪些?

 

石墨烯在強化傳熱領域取得了重要的研究進展,展示了巨大的潛力,主要歸因于高的載流子遷移率和二維平面結構和大的比表面積兩大因素。在下一階段研究中,以下方面仍需重點關注:

 

1)實現(xiàn)高質量石墨烯的規(guī)模化生產,解決目前石墨烯成本過高的問題;

 

2)解決石墨烯與基體材料間的相容性問題,降低微觀界面熱阻和應力;

 

3)低維材料協(xié)同強化復合體系熱傳輸特性研究,實現(xiàn)多尺度材料間的結構互補;

 

4)類石墨烯材料在高導熱絕緣復合體系中具有很大的潛力,相關研究尚處于起步階段;

 

5)石墨烯發(fā)熱膜在生產生活中的各項實際應用研究。

 

石墨烯電熱薄膜市場前景如何?

 

快速發(fā)展的未來社會中,人類生產生活中對發(fā)熱取暖設備等的需求大大增加,這時石墨烯的出現(xiàn),為該應用領域帶來了曙光,以其優(yōu)異的熱性能更好的解決發(fā)熱問題,石墨烯發(fā)熱膜的應用及市場前景一片廣闊。

 

特別是發(fā)熱膜在可穿戴領域的應用,如護腰、圍巾、戶外發(fā)熱服等,發(fā)展迅速,更好的滿足人類生活健康所需。此外在石墨烯理療護膝、無電磁輻射暖墊、汽車快速除霜膜、便攜加熱飯盒、環(huán)保節(jié)能石墨烯烤爐等產品方面也將有較大的應用突破,甚至將取代傳統(tǒng)的取暖設備。

 

據統(tǒng)計,僅2015年,深圳烯旺新材料科技股份有限公司在石墨烯發(fā)熱領域的銷售額就達到5000萬元。CGIAResearch預測,今后幾年內將有更多企業(yè)陸續(xù)加入石墨烯發(fā)熱材料的發(fā)展領域中,中國在此產業(yè)中引領全球發(fā)展,市場規(guī)模將以200~300%的年復增長率翻上幾番,預計到2020年,全球石墨烯發(fā)熱產品的應用領域將廣泛擴大,市場規(guī)??筛哌_106億元之多。

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