“黑金”石墨烯究竟怎樣的魔力能成為“供暖霸主”?

guihang520


最近買了一塊號稱“石墨烯發熱”的眼罩,體驗了一把石墨烯的“魔力”,順便研究了一下石墨烯的一些資料。但稱之為“供暖霸主”可能有點言過其實。科學與科技以及科技與商業之間還是有差異的,石墨烯能不能成供暖行業的“霸主”那還得看經濟性,也就是說成本得足夠低。

下面來詳細來講講我的看法吧:


石墨烯快速簡介

這方面百科也比較多,但百科寫得太晦澀,我這裡通俗化一點。石墨烯是什麼?

實際上石墨烯並不稀罕,它就是石墨(石墨請大家先自行腦補一下)。石墨烯則不過是單層的石墨,反過來說石墨就是緊密堆疊的石墨烯。只要把石墨一層層揭起來就能夠產生石墨烯。雖然石墨和石墨烯的成分是一樣,但它們有非常不同的理化性質。石墨當中的碳層之間是存在著電子的相互連接的,而一旦把這些層分離開來,斷開碳層之間的電子連接,讓這些電子迴歸到碳層上的六邊形碳環上“貌似”形成雙鍵,就成了石墨烯。

上圖:單層石墨的微觀結構(石墨烯也就這個樣子)。


烯通常指含有雙鍵(原子間用兩個電子結合)的碳化合物。但實際上,這樣稱呼石墨烯也是不準確的,這如同稱呼苯環是烯構成的一樣不科學。石墨烯的情況與苯環也類似,因為電子並非像我們看到的分子式那樣是單鍵和雙鍵交替構造,實際上是一個六邊形上的所有電子共同構造成一個均衡的“環”稱為π鍵。總之,石墨烯也是這樣的情況。用烯來稱呼,是一種誤解。


石墨烯的發熱特點

石墨烯跟石墨和碳系材料的發熱材料的發熱特點都是類似的,即基本上是以遠紅外的方式輻射光能,只是由於同系不同材質結構的差異會有所變化。石墨烯發出的遠紅外的波長為大約5-12μm,這是碳原子受電流激勵發射出的光波,這個波長很容易被水分子吸收,因此用來給生物體加熱效果會比較“直接”。也就是說,碳系材質發出的熱感覺起來會像是曬太陽,但是你看不到光線,這比傳統的“小太陽”好多了。此外,石墨烯的熱轉化效率要比小太陽高,因為小太陽用的是傳統鎢合金發熱絲。

上圖:石墨烯複合材料的構成,但通常是用於製備導熱材料,而不是發熱材料。


石墨系的發熱材料

但石墨系的系列材料的發熱特徵跟石墨烯差別都不大,市面上比較常見的有兩種:

  1. 碳納米管——把石墨烯捲成納米管即可。成品是碳納米管纖維或者碳納米管粉末,嵌到其它材質裡面形成一種發熱複合材料。

  2. 碳晶——是改性提純碳素顆粒製成,以短絲碳纖維改性後進行物理球磨處理,製成微晶顆粒後,再加入遠紅外發射劑,一般經過一到兩次封裝壓合以特殊工藝合成製作成加熱元件。

但個人懷疑市面上的大多數石墨烯發熱材料、碳納米管發熱材料或者一些稱為“碳纖維發熱材料”的東西應該都是碳晶複合材料,因為是複合材料,因此很難簡單判斷其成分,發熱性能都差不多的。

上圖:碳素複合材料(碳晶、碳納米管材料、碳纖維複合材料……)。


但不管是碳納米管、碳晶還是石墨烯都是跟其它基質混合做成複合發熱材料,只有粒度的差異。它們的發熱特徵都是類似的,差別不大,些微的差別主要在物理結構上。但目前石墨烯的成本大於碳納米管,更遠遠高於碳晶。因此,商業化用於取暖的更多是碳晶和其它碳複合材料,某些宣稱石墨烯的材料估計並不含石墨烯。



石墨和石墨烯的發射率實際上並不高

石墨類的材質發射率應該都不是很高(發射率),發射率就是材料實際輻射出的能量與施加在材質上的熱能的比率。看下面的發射率列表,石墨的發射率大概是0.7-0.8,而通常用作PTC發熱期間的陶瓷的發射率則可以達到0.9-0.95,也就是說熱能可以幾乎完全輻射出去。這是所有發熱器件中最高的。石墨烯也達不到,因此商業化的發熱材料實際上是摻入了其它提升發射率的成分的。如果要更好地輻射熱效率,那麼PTC發熱器件恐怕是更優秀一點,但PTC的表面溫度往往較高,可以達到250度的高溫,不適合直接接觸式的加熱,因此常用於暖風機、浴暖機,不適宜做地暖等等。



總結

石墨烯是“黑金”不假,但估計是在其他領域,稱石墨烯為“供暖霸主”似乎有點不切實際言過其實。因為取暖這樣的要求用其它石墨系的製品,比如碳晶來實現可能最為經濟現實。而估計事實上在商業上也是這麼做的,沒人會用高成本去做一個跟低成本材料效果差不多的產品。用碳晶類的材料做電熱地暖是比較理想的選擇,而PTC發熱器件用作風暖設備也是最佳的選擇。因此並不存在所謂“供暖霸主”。


小宇堂


據研究顯示,在安裝有石墨烯地暖的屋子裡經常吃榴蓮,會因為榴蓮中的硫化物使屋子變冷,甚至人數減少,科學研究更表明榴蓮掉在石墨烯地暖的地板上會髒。

因此愛因斯坦、特斯拉、鋼鐵俠、諸葛亮、魯班、老子等很多名人都不鋪石墨烯地暖,更是根據統計局的權威數據表明,這些沒有鋪石墨烯地暖的人,都能活到科學的年紀。

不貧了,石墨烯市場高自然有他的優勢,簡單說兩句。

01

裝修地暖的話,用石墨烯地暖和水地暖比較,水地暖的安裝要求比石墨烯高,水地暖要求水平度,而石墨烯沒有這方面的要求,而且管子的維修保養都比較的麻煩,石墨烯就好太多了,安裝佔用空間也少

02

石墨烯地暖和其他電熱膜的地暖比較,因為使用原理不同,石墨烯是遠紅外光,石墨烯分子做布朗運動,產生勢能發熱,而其他的是有電磁輻射的,從環保上面的話更具有優勢。

能耗方面也比其他地暖有優勢,根據石墨烯的電學特性,比較其他材料優勢大。

03

石墨烯材料的地暖在各方面都有不錯的優點,如果是你家選擇地暖的話,相較於目前的水平發展,當然是石墨烯地暖更好,更具有推廣優勢了。

但是目前市場水深,真假石墨烯難辨,除了真正的石墨烯地暖,還有石墨纖維地暖、碳晶地暖、甚至“石墨烯摸樣”的電熱絲地暖。。。因此多瞭解一些石墨烯地暖的知識很重要。

歡迎關注腦坑,更歡迎大家一起來頭條分享知識,下一個坑再見。


腦坑科學家


石墨烯供暖,是利用了石墨烯的分子結構特點。石墨烯採暖,是像太陽一樣的遠紅外線生命光波,它不會抽掉室內空氣水分,也不會加熱空氣,因為像太陽光一樣柔和,所以人待在這樣的環境久了,也不會感到不舒服。

科技的力量,是為了改善更好的生活,提供更好的便利。石墨烯採暖,為人們提供更多便利於健康供暖的理念,用健康的溫暖為每一個人們提供“寒冬的暖和”。


塑料熱穩定


石墨烯採暖的好處

隨著北方煤改電政策的發佈以及南方消費升級的潮流下,電地暖逐漸走進了人們的視野,以前的電供暖還停留在油汀、小太陽,而如今電地暖已經成為了南方取暖新潮流,石墨烯電地暖更是成為了許多人的首選,那麼石墨烯電地暖究竟有哪些優點呢?

1.發熱快、熱穩定性好

石墨烯是目前市面上最新潮的電地暖材料,具有導熱快、熱穩定性好等許多優點熊爸爸電地暖正是以石墨烯為原材料,發熱快速,15- -30分鐘就能明顯感覺到室內溫度上升,而且散熱均勻,不會造成局部溫度過高的現象。

2.高效節能

相比於其他電採暖,地暖即使全天開也不會消耗多少電能,因為其在加熱到一定程度自動切換保溫模式,降低能耗,減少不必要的開支。據專業機構檢測,在房屋保暖係數達75%及以上(北方房屋建造標準)時,石墨烯電地暖的耗電呈低至0 03度/m/h.

3.遠紅外光波理療

石墨烯電地暖使用時會發射出遠紅外光波,也被稱為“生命光波”,能夠增強其分子間結合力,使生物體細胞處於最高振動能級,提高身體含氧量,並促進血液循環,強化各組織之間的新陳代謝.

4.使用安全

石墨烯電地暖不使用天然氣,不會產生廢氣或煤氣洩漏的危險;不使用電熱棒加熱,更不會產生漏電的危險。

5.電地暖系統3.1cm,不佔層高

安裝水地暖時,由於鋪設管道的關係,水地暖的佔高在8cm以上,如果樓層過低,水地暖就不方便安裝。與水地暖相比,石墨烯電地暖從鋪設保溫層到地板,總厚度佔層高在3. 1cm,幾乎可以忽略不.計.

6.維護成本低,壽命長

因為採用新型石墨烯為材料,安全,不需要清潔保養等一系列繁瑣的

麻煩,使命壽命在50年以上,而且終身保修. .


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