|
众所周知，作为目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“新材料之王”，有些科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。这正是因为石墨烯具有优异的导电性，由于其密度较低，与其它材料复合时，只需要添加很少的量就有望显著提高导电性，从而开发出优异电热转换性能的石墨烯电热功能涂料。 然而，早前石墨烯在开发应用中并非一帆风顺，如用时存在分散困难的问题，严重制约其优异性能的发挥，这些也是制约石墨烯广泛应用的一个行业难题。 新材料与产业技术北京研究院凭借其在纳米材料应用方面的先进技术，从利用石墨烯优异的导电导热性为切入点，集合纳米分散和水性环保技术，解决了纳米材料在实际应用中团聚影响性能发挥的技术难题，最终研发出性能优良的水性电热油墨技术及产品，赢得了社会各界及媒体、民众的高度关注。 新材料与产业技术北京研究院最新研发的水性油墨，以水为溶剂，电热油墨生产过程中不使用有机溶剂，无环境污染问题，同时产品绿色环保，使用中无任何有害物质排放。通过对基体树脂进行亲水化处理、基材电晕处理，保证电热油墨在各种基材上具有优异的附着力和印刷适应性，从根本上弥补了“使用寿命短”、“稳定性低”、“附着力不好”、“流平性差”等不足。 新材料与产业技术北京研究院技术总监还进一步指出，若水性树脂与石墨烯分散不均，会存在结构上的缺陷，形成杂乱的导电网络，导电通路受限，**降低导电性。为此，研究院专有纳米分散技术，采用独特的稳定表面活性剂，通过化学处理和物理分散相结合的方法，解决了石墨烯在水性树脂中的团聚、分散性差的问题。 图1碳纳米发热体扫描电子显微镜照片(上)、电热膜结构示意图(下) 其次，通过在石墨烯与石墨烯之间添加炭黑与碳纳米管形成三维纳米结构层的方法，从根本上解决了石墨烯电热膜长时间使用后发生的再石墨化从而导致电热转换功率衰减的大难题 (见图1)。炭黑呈颗粒状，可看成零维纳米材料;碳纳米管成线棒状，属于一维纳米材料;而石墨烯呈片状，是典型的二维纳米材料。这三类材料结合在一起，搭接成了我们研究院独有的三维碳纳米发热体。这几种材料形成骨架式网络，由单纯的面面接触变为点点接触，点线接触，线面接触，面面接触相结合的方式，增加了通路的同时，增大了电阻稳定性。互相固定互相制约的同时，为自由电子创造了很大的进出空间，降低了石墨烯工作时存在的再石墨化效应，缓解了电导衰减，使得产品发热性能长久保持稳定。
最新型水性电热油墨是由水性树脂、碳纳米材料等配制而成，具有低阻值、高附着力、环保低成本等多个特点。由于水性石墨烯电热油墨无毒无害、安全持久、性能优良，可制成电热膜、电热垫、电热壁画、电热毯、电热理疗器等相关产品，固可在室内采暖、工业保温、养殖、孵化、食用菌培养等行业领域广泛应用。例如研究院由技术成果延伸而来的石墨烯电热转化膜、石墨烯远红外壁画等等产品，与老百姓的实际生活契合度就很高。 在谈及石墨烯电热转化膜、石墨烯远红外壁画、石墨烯远红外电热垫等主要产品特点时，新材料与产业技术北京研究院技术人员介绍，将石墨烯电热油墨印刷在经过表面处理的聚酯薄膜上制成石墨烯电热转化膜，再制成各种创新产品，通电后，升温速度快，1min即可达到预定温度并稳定。电热转换效率高达98%以上，电热辐射转换效率68%以上，节能效率高。使用寿命长，可与建筑物同寿命，功率衰减低于1%;发热均一，电热膜表面温度不均匀度低于2°C。与普通产品相比，具有使用寿命长、省电、安全可靠等优点。石墨烯电热油墨固化后，通电可产生远红外线辐射，波长范围在5-20mm，具有保健养生的作用。热量辐射至空间，由下至上进行热传导，自然均匀的升高室内温度，达到头凉脚暖的最佳的人体热舒适感。同时，不会出现传统电热产品局部过热或不热以及长期使用干燥不舒适的问题。
可以看到，水性石墨烯电热油墨集合了研究院在纳米制作、纳米分散、纳米材料复合研究等领域多项专利及专有技术，对后续产品的性能至关重要。研究院方面所提到的水性石墨烯电热油墨的制备核心技术拥有分散均匀稳定性好、高导电机制、高附着力等多个特点，也在产品中得以良好的体现。 据新材料与产业技术北京研究院透露，目前研究院项目技术已经十分成熟，不存在新技术开发的不可知风险。同时响应国家节能环保政策，采用最先进的纳米技术和纳米材料，并建成完整的石墨烯电热油墨和电热膜生产线，可开发满足市场需要的高品质产品，并很快投入市场，积极应用到建筑物采暖、农业培育、工业保温、居家生活等多个领域。 |
|
|
