新材料·新故事|石墨烯:用“芯”懂你,为温暖你而来
新材料新故事| 2022-08-04

石墨烯被誉为21世纪材料之王,优异的导电,发热性能被运用于多个领域,俗称“黑金”,那么石墨烯是什么呢?你也许听说过“天才少年”曹原,发现了令世界震惊的石墨烯超导体,解决了全球学术界的百年难题;华为首次将石墨烯技术应用于智能手机,作为实现石墨烯应用化科研与生产并拥有全产业链实力的高科技企业,率先实现了石墨烯从实验室走进千家万户,推动了石墨烯行业的应用和发展。当然石墨烯技术远远不止于此。

中建材投资所属南方石墨研究院(湖南)有限公司致力于积极推动石墨产业资源整合和技术进步,做强、做大、做优中国微晶石墨产业,引领微晶石墨产业健康持续发展。

回归环保初心,蓄能顺势而为

2020年9月,习近平主席在第75届联合国大会提出“我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,2060年前实现碳中和”。2020年12月,联合国气候雄心峰会和中央经济工作会议上,“30·60”的目标被反复提及,标志着“碳达峰,碳中和”已成为国家战略。

能源替代和提升能效是达成碳中和目标的“两条腿”,而政府和市场协同发力是碳中和“两条腿”走路的根本动力来源。

每年冬天,人们会采取多种方式来抵御严寒。集中供暖地区局域性较大且大部分使用煤炭作为能量来源;空调取暖可能成为传播细菌、病毒的途径,在目前新冠肺炎病毒仍未完全遏制的背景下仍需慎重使用;壁挂炉供暖采用加热空气的方式,受热均匀空气流动,但同样会导致细菌流动。为了解决传统供暖方式带来的弊端,解决热传导与对流模式产生热量的问题,顺应国家“煤改电”采暖政策,打响“蓝天保卫战”,南方石墨研究院纳米微晶石墨烯远红外电热产品应势而生。

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远红外供暖原理——碳分子在电场中产生“布朗运动”,碳分子间发生摩擦和撞击,使电热膜表面迅速升温,热能以远红外辐射和对流的形式对外传递

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远红外线(4μm~16μm)——“生命之光”

勇敢颠覆传统,开拓创新之路

南方石墨研究院颠覆传统热传导与对流模式产生热量的现状,尝试使用以石墨烯和纳米石墨作为主导材料的供暖方式,研发更加安全环保,供暖效率更高的纳米微晶石墨烯远红外发热电热产品。

在产品研发初期,国内外没有任何成熟的生产设备可供借鉴采购,研究院的工作人员只能一步步摸索着前进,在当时一片朦胧的科研环境中探索所有可能的光亮。研究员从浆料的调配方式、调配比例、适宜的调配温度、最佳的浓度状态开始,到喷、涂、刷等方式的选择,膜、布等承载浆料的适配,导电方式的选定,浆料烘干后的厚度细到mm级别,再到产品的粘合方式、粘合顺序等,每一步每一个细节都经过了成百上千次的重复实验,才能够确定最佳方案。

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根据确定的方案,比对多家设备厂商,经过多次打板修改,才有了现在的生产车间

通过两年的不断尝试突破,研究院掌握了低于市场成本的大型化纳米石墨生产技术;经过大量实验研发,探明了石墨解离机理,发现了天然石墨烯的存在。将这两项专有技术应用于发热产品,结合环保高分子材料复合的发热元件,产生了纳米微晶石墨烯远红外发热电热产品。

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纳米微晶石墨烯电热毯

南方石墨研究院不仅专业从事石墨应用研发,还是一家将设计、经营、技术服务融为一体的研发和制造单位,其强大的科研团队力量是研究院不断革新发展的动力,如今,研究院实现了纳米石墨在高分子材料中的应用研究取得了重大突破,并建有全国最大的生产线,已然成为智能电热膜行业的领航者。

科技助力供暖,产品效果显著

纳米微晶石墨烯远红外发热电热产品具有黑科技、颠覆性、环保、节能、健康养生、使用期限长等优势。研究院采用无毒无害的绿色环保材料,能够经受200℃的高温,并且耐酸碱,达到IPX7级防水、V2级阻燃,在日常生活的多种环境中都十分安全实用。纳米微晶石墨烯远红外对电-热转化率高达97%以上,能源利用率高;电-热辐射转换效率高达66%,辐射热占比较大,更节能环保,其所消耗的能量比家用空调还要低,并且产品的性能十分稳定,功率波动范围小,发热性能稳定,不易衰减。

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经过国家红外及工业质量监督检验中心检测,在通电情况下,石墨烯发热膜发出的4μm-16μm远红外“生命光波”,近似太阳光谱的远红外电热膜,能够促进血液循环、加速血液能量供给输送、改善循环系统等。这束神奇的“生命光波”与人体产生共振后被人体吸收,可使体内水分子产生共振,使水分子活化,增强其分子间的结合力,从而活化蛋白质等生物大分子,使生物体细胞处于最高振动能级。由于生物细胞产生共振效应,可将远红外热能传递到人体皮下较深的部分,以下深层温度上升,产生的温热由内向外散发。这种作用强度,使毛细血管扩张,促进血液循环,强化各组织之间的新陈代谢,改善循环系统,增加组织的再生能力,提高机体的免疫能力。

得益于纳米微晶石墨烯远红外的诸多特性,使其在多应用场景中都能施展拳脚,不仅能够在寒冷的冬天给人们带来温暖,也能无时无刻守护身体的健康。

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利用石墨烯远红外发热膜作为现代房屋供暖系统,既降低了能源损耗,也能够最大程度地锁住热量,在采暖方式上实现了绿色环保的技术革新。低温辐射石墨(烯)电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜,通过特殊设备将可导电的纳米微晶石墨碳浆(一种提纯的天然碳素颗粒,通过高温、研磨等工艺处理制成的微晶颗粒与高分子粘合剂混合均匀),金属载流条(主要材料是导电银浆,外加铜等金属材料)附着在绝缘聚酯薄膜中制成,具有柔韧性好,防水抗拉、热效率高等特点。超薄的石墨烯远红外发热膜的电热转换率高达99%,地面远红外光波采暖方式更贴近人体,让发热膜产生的热量得到更充分有效的利用。配合智能温控的调节,避免了不必要的浪费。工作时无有害电磁辐射,也没有废气,废水,噪音,配合地板铺设整套的地暖系统,不占层高,安全防水,节能环保,高效供热,净化空气,有益健康。

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石墨烯远红外发热地垫

潮平两岸阔,风正一帆悬,走过昨日艰难的探索岁月,新的希望已经点燃,新的梦想已经启航。中国作为全球最大碳排放权交易市场,石墨环保有效地推动中国经济国际化。国家调控“碳达峰,碳中和”是市场经济健康发展的基础,强化微晶石墨开发的国家管理是世界各国的发展趋势,微晶石墨产业是可持续发展的必然选择。未来,我们期待南方石墨研究院引领石墨行业技术进步,研发更多石墨用途,响应国家“碳达峰,碳中和”号召,为产业发展作出更大贡献。

神奇石墨烯,健康新“理”疗

不止于温暖,不止于永恒

石墨暖科技,为爱而生

未来,我们为美好而来

持续创新只为缔造温暖

为石墨“新材料”事业贡献新的“建材力量”

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