在北京冬奧會(huì)閉幕式的觀禮臺(tái)上,就座的嘉賓,即便在逼近零下的低溫環(huán)境中,也能感受到座椅的融融暖意。據(jù)了解,在北京市科委、中關(guān)村管委會(huì)支持下,北京科技企業(yè)自主研發(fā)的石墨烯柔性熱管理材料技術(shù)在開幕式會(huì)場座椅、地毯、桌子中的應(yīng)用,創(chuàng)造性地解決了低溫環(huán)境下大型戶外場館的溫暖保障這一世界性難題。
石墨烯加熱沙發(fā)產(chǎn)品效果圖(受訪者供圖)
“我們自主研發(fā)全球領(lǐng)先工藝的石墨烯紡織物柔性發(fā)熱材料“艾弗AIHF”,它是一種紡織物形態(tài)、具有卓越發(fā)熱效能、能量可高效轉(zhuǎn)化的新型材料。其最大亮點(diǎn)是徹底擺脫了對基材的依賴,用石墨烯和碳納米管分散液做成一塊能夠發(fā)熱的‘布’。”2月20日,中國航發(fā)石墨烯材料冬奧專項(xiàng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、Aika愛家科技董事長陳利軍在接受采訪時(shí)介紹說。
石墨烯是一種由碳原子以sp雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料,具有高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度和超輕薄等特性,在電子、光學(xué)、磁學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、催化、儲(chǔ)能和傳感器等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力,被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。石墨烯具有很多神奇性能:它是最薄的材料;它是強(qiáng)度最大的材料;它是導(dǎo)電性最好的材料;它是導(dǎo)熱性最好的材料。在通電的情況下,碳分子團(tuán)之間相互摩擦、碰撞產(chǎn)生熱能。
中國科技館展出的碳世紀(jì)石墨烯光致電推動(dòng)現(xiàn)象演示展品 (圖片來源:中關(guān)村:石墨烯產(chǎn)業(yè)化:蓄勢待發(fā))
自碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來,碳納米管潛在的產(chǎn)業(yè)價(jià)值一直在被挖掘,其獨(dú)特的性能逐漸應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。由于碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)性能,常常作為高強(qiáng)度的纖維材料,也常作為增強(qiáng)材料改善復(fù)合材料的力學(xué)性能。具有半導(dǎo)體性質(zhì)的碳納米管在傳感器領(lǐng)域應(yīng)用比較早,無論是化學(xué)傳感器還是生物傳感器碳納米管均有涉足。除此之外,碳納米管也可以應(yīng)用于紡織領(lǐng)域,目前最常見的方法是將碳納米管添加到紡絲液中改善織物的導(dǎo)電性以及機(jī)械性能。
基于石墨烯和碳納米管的這種新型石墨烯材料,其電熱轉(zhuǎn)換效率達(dá)90%以上,通電后將電能高效轉(zhuǎn)化為熱能,熱能又通過遠(yuǎn)紅外線以平面方式均勻地輻射出來,很好地被人體接受,感覺到最接近陽光、由內(nèi)而外的溫暖。
據(jù)技術(shù)人員介紹,由于只需要24V的低壓直流電就能高效驅(qū)動(dòng)這種石墨烯材料,為觀禮臺(tái)提供溫暖的同時(shí),安全性也有充分保障。此外,這種觸感與棉布類似的石墨烯材料可水洗、隨意剪切,遇水后性能不會(huì)受到任何影響,在雨雪天氣下也能保持安全穩(wěn)定的發(fā)熱性能。
由于石墨烯材料極高的電熱轉(zhuǎn)換效率,極低電壓即可迅速實(shí)現(xiàn)升溫和熱傳導(dǎo),不會(huì)給電力系統(tǒng)帶來額外負(fù)擔(dān)。據(jù)悉,加入加熱座椅、低碳等保障后,整個(gè)鳥巢觀禮臺(tái)電力總需求控制在了鳥巢整體電力負(fù)荷的0.098%,不到百分之一。
在2022年冬奧會(huì)上,應(yīng)用石墨烯發(fā)熱技術(shù)研發(fā)的發(fā)熱圍巾、手套、襪子等為工作人員實(shí)現(xiàn)38℃-52℃溫度調(diào)節(jié),滿足低溫環(huán)境人員保暖需求;另外,冬奧期間對講機(jī)、云轉(zhuǎn)播包、手機(jī)、攝影機(jī)等專業(yè)設(shè)備也配備了石墨烯保暖設(shè)備,保障其在零下20℃可正常開機(jī)使用,提升專業(yè)設(shè)備低溫環(huán)境的工作效率和時(shí)長。 |