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[经验] 石墨烯发热膜应用

2019-01-17 17:26:33  104 石墨烯 太阳能
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<p>石墨烯(Graphene)由于结构独特、性能优异、理论研究价值高、应用远景广阔而备受关注,是已知的世上最薄、最坚硬、柔韧性最好、重量最轻的纳米材料。在其广泛的应用中,石墨烯发热膜的应用具有柔性强(可随意揉搓),硬度强(比钻石还硬),高导电导热(电热转化率接近100%)等优异性能。比如应用于柔性触摸屏、太阳能电池、OLED等透明导电领域。在这里我们所讲的石墨烯发热膜的应用主要是两种:石墨烯高导电柔性复合膜,如下图1(石墨烯发热画、石墨烯发热服、石墨烯理疗护具)和石墨烯透明发热膜,如下图2</p>

<p>图1:石墨烯高导电柔性复合膜
图2:石墨烯透明发热膜
石墨烯发热画
石墨烯发热画采用了‘黑科技’材料石墨烯高导电复合膜作为发热核芯,石墨烯发热膜的应用在发热画上体现的非常突出和优秀。发热速度极快,画的表面温度能在一分钟内达到几十上100℃,其电热转化率接近100%。除了石墨烯发热膜的应用外,发热画的画面釆用特殊工艺和材质制成,除有装饰的艺术美感外,在发热时还释放出有益于人体健康的远红外光波,热能辐射率达87%以上,这是目前其他任何材料所无法相比的。让室内的人体犹如置身无风“冬日暖阳”一样,取暖保健兼得。区别于空调、油汀、地暖等传统的取暖设备,石墨烯发热画更舒适、更节能、不干燥、无噪音、既不缺氧也无光污染等特点,是科技改变生活的经典创新之作。
应用场景
茶楼、咖啡馆、图书馆等休闲场所及医院、学校等清洁取暖需求;居家取暖的升级换代需求;智能健康家居生活系列需求等。
石墨烯发热服
传统服装除了遮体保温之外,只剩品牌价值了,鲜有科技含量高的产品出现。医家智烯通过技术研究,针对极寒地区、冬春季户外人士、体质虚寒人群及冬季爱美人员,在石墨烯发热膜的应用领域自主开发了高科技智能发热服饰。将石墨烯复合薄膜制成高效导电导热柔性发热內芯,与日常服饰完美结合。石墨烯发热膜的应用给传统服饰带来的革命性的改变。升温速度极快,数秒内可至40摄氏度及以上,并且安全低电压下(5V)可控恒温持续3至5个小时。通过三档智能温控,穿着者即可自我调节服装内芯至舒适的温度。石墨烯在发热过程中还高效释放出对人体健康有益的8~15μm波段远红外生命光波,保暖养生一体。为人们生活带来更好享受,从此冬季温暖随身、风度温度兼得。
应用场景
铁道、电力、交警、演员、寒冷地区戍边部队等户外保暖需求的工作人员,可进行行业服装定制开发。年老体弱、冬春季节怕冷人士的保暖需求。商务及爱美人士的冬季“风度+保暖”需求等。
(医家智烯的石墨烯发热服即将上市)
石墨烯理疗护具
通过石墨烯发热膜的应用技术,利用石墨烯柔性发热膜材质高效导电导热特性,采用超低安全电压(5v)供电,发热升温迅速。高达87%的电热辐射率释放出8―15μm的适合人体健康需求的远红外生命光波,保暖理疗兼得。石墨烯发热膜的应用针对许多人冬春季节受寒怕冷以及颈、肩、腰背、双膝风湿酸痛等疾患而设计制造。采用智能温控调节温度至舒适感觉,通过智能传感收集人体健康数据信息,实现对身体的发热保温、运动保护、康复理疗和健康管理等多重作用。为体质虚寒的亚健康人群及慢病康复者,带来舒适的贴心感受。智能可穿戴,方便实用;贴身有爱,更有我的温暖。
应用场景
中老年人群及重体力劳动者、武术运动员等的保健理疗需求及慢病康复(颈肩腰椎疼痛、风湿膝关节炎及退行性病变等);女性生理保健需求(痛经、肠胃不适、产后康复等);久坐及办公室亚健康人群理疗需求(肩颈、腰背理疗,眼部护理等)等。
石墨烯发热膜的应用:透明发热膜
石墨烯优异的导电性能和超高的透光性能使其可应用于透明电极、太阳能电池电极、液晶显示等领域。目前应用于液晶显示、太阳能电池电极的主要是ITO、FTO(掺氟氧化锡),这类材料导电性好、对光透明,是很好的电极材料。然而这种利用金属氧化物镀膜的方法,也开始出现各种各样的问题,主要表现在:
1.地球上可利用的铟元素比较有限,估计10年之内可能耗尽,导致成本比较高;
2.这类材料在酸或碱的环境下不是很稳定,容易造成薄膜的脱落,可应用的范围受限;
3.离子很容易扩散到聚合物层;
4.这类材料在近红外光区域的透光性比较有限,即当光波长大于1200nm时,透光率显著下降,从而导致太阳光不能被充分利用;
5.由于FTO结构上的缺陷导致电流泄露。
基于以上原因,人们开始寻找一种新型的电极材料,要求具备较高的稳定性、高透光率和良好的导电性。此时,石墨烯发热膜的应用开始被广泛关注。理想单层石墨烯的透光率和导电率分别为98%和约100Ω/sq,适合用作透明导电材料。与传统的氧化铟锡和掺氟氧化锡电极相比,石墨烯薄膜具有较高的力学强度、柔韧性,较好的化学稳定性。
石墨烯发热膜的应用在物理、化学和力学性等方面的优势,能使其成为很多领域的宠儿,与石墨烯的制备一样,石墨烯发热膜的应用也是目前研究的热点。作为石墨烯最接近实用化的应用之一,透明导电薄膜有望成为目前普遍使用的ITO的替代材料,用于触摸板、柔性液晶面板、太阳能电池及有机EL(Electroluminescence,电致发光)照明等。石墨烯发热膜的应用和透明导电薄膜备受期待的原因在于石墨烯载流子迁移率较高且厚度薄。一般而言,高透明性与高导电性是相互矛盾的。从这一点来看,ITO正好处在透明性与导电性的此消彼长(Trade-off)关系的边缘线上(如下图)。
而石墨烯发热膜的应用在理论上有望避开这种此消彼长的关系成为理想的透明导电膜。石墨烯的高载流子迁移率使其容易透过更宽波长范围的光,但导电性不受影响。因此,石墨烯薄膜有望成为划时代的透明导电膜。此外,与不适于弯曲的ITO相比,石墨烯薄膜还具备柔性好的优势。
石墨烯的超薄与高透明性,使得以其作为电极的导电基板比其他材料具有更优良的透光性,可取代透明导电的ITO电极用于有机太阳能电池。这些薄膜还可用于取代显示屏中的硅薄膜晶体管。石墨烯运送电子的速度比硅快几十倍,因而用石墨烯制成的晶体管运行速度更快、更省电。此外,触摸面板制品也不断问世。不仅如此,大尺寸石墨烯的制备方法完全适合于工业生产,而且相比于传统方法成本降低很多。

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