石墨烯发热,是黑科技还是智商税

    今年冬天接连的寒潮让各地“速冻”,石墨烯发热服饰也顺势在各大电商平台成为热销爆款品类,比如发热羽绒服、发热马甲、发热帽子、发热围脖等等。其实石墨烯不仅仅运用在服饰发热方面,在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域都有广阔的前景,被公认为“未来材料”和“革命性材料”。

还记得2018年韩国平昌冬奥会闭幕式上,北京冬奥会组委会的演出节目么?其中蕴含两个黑科技,一个是能够透视显示的智能冰屏,一个是石墨烯发热服。石墨烯这个看上去非常高端的科技,大范围的运用其实最早是在服装上面。

石墨烯发热,是黑科技还是智商税

    今年冬天接连的寒潮让各地“速冻”,石墨烯发热服饰也顺势在各大电商平台成为热销爆款品类,比如发热羽绒服、发热马甲、发热帽子、发热围脖等等。其实石墨烯不仅仅运用在服饰发热方面,在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域都有广阔的前景,被公认为“未来材料”和“革命性材料”。

石墨烯发热,是黑科技还是智商税

    石墨烯为什么如此神奇?下面我们从石墨烯发热膜应用的角度,来聊一聊这个神奇的材料。

01 石墨烯材料究竟是什么?

    石墨烯被是从天然石墨材料中剥离出来单纯由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体,这一材料的提取和发现,也让英国的两位物理学家荣获了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯被认为是目前已知最薄、最坚硬、柔韧性最好、重量最轻的纳米材料。

石墨烯发热,是黑科技还是智商税

    石墨烯拥有高导热性、导电奇快、阻隔性高、超薄性能、磁性极强、强度甚高、高热稳定、完全透明等特点。简单来说,比钻石还硬、比银的电阻还低,拥有最高的导电速度和导热系数,并且几乎是完全透明的状态,跟纸一样柔。这性能,确实有点无敌了。

石墨烯发热,是黑科技还是智商税

    不过对于石墨烯的开发和应用,目前还只是冰山一角。我们在市面上常见到的基本还只有柔性触摸屏、太阳能电池、OLED透明导电领域,以及本次要讲到的石墨烯发热膜在服饰、理疗以及供暖电器等领域的应用。

02 石墨烯为什么可以发热?

    前文介绍了石墨烯拥有奇快的导电性能,当给石墨烯发热膜两端电极通电之后,电热膜中的碳分子在电阻中产生声子、离子和电子,由产生的碳分子团之间相互摩擦、碰撞「布朗运动」而产生热能。热能又通过控制波长在5-14微米的远红外线以平面方式均匀地辐射出来,能很好的被人体吸收,有效电热能总转换率达99%以上,同时加上特殊的石墨烯材料的超导性,可以保证发热性能稳定。

石墨烯发热,是黑科技还是智商税

    也就是说,可以通过电能以石墨烯为载体转化为热能,而且这种转化的效率比市面上所有材料都要高,通过控制辐射波长的手段,让人体更易吸收,还能起到一定的理疗作用(红外线理疗),甚至未来还有可能通过太阳能来转化为热能。

03 石墨烯发热服饰靠谱吗?

    有用,但用在服饰上还不方便,也没有那么玄。

    石墨烯目前只能通过电能转化为热能,所以,无论是什么产品形态都需要给它供电。穿在身上,那么必须要随身带着一个移动电源。

    另外石墨烯通过远红外线散热的方式被人体吸收,那也就意味着实际穿着在身上的体感温度,并没有红外成像仪中拍摄的那么高。

    因为红外线一旦跟人体接触,是会立马被人体所吸收的。比如直接探测到50度左右,被人体吸收后,温度就变成了30度左右。当然,这个温度应用在服饰上也足够了,人体还是能由内而外的感受到温暖。

石墨烯发热,是黑科技还是智商税

    相比传统的电阻发热,石墨烯发热更加安全,不会断电击穿,哪怕部分被破坏了,也不会影响整体的工作。很多石墨烯服饰的宣传页面上还称,产品可以水洗,那是因为石墨烯材料本身有疏水性,不过其片层结构,也容易团聚叠层,需要看产品是用什么方式去应用的。既然商家说能手洗,那大可放心,只要不是非常暴力,应该都没问题。

    但由于石墨烯的成本昂贵,市售很多服饰类产品,其加热模块并不一定是纯粹的石墨烯加热片,很可能是碳纤维或者纳米管,次一点就是传统电线式的加热芯片了。其中碳纤维相对成本低,产品形态也更接近石墨烯,是用得最多的一种加热方案。不过碳纤维有一个致命的缺点,一旦弯折断裂,断裂的位置电阻会相差几十倍,容易局部高温,引起烫伤甚至起火。

石墨烯发热,是黑科技还是智商税

    这里给需要购买发热羽绒服的小伙伴一些建议。首先一定要看好发热单元的材料,到底是石墨烯还是碳纤维,留意商品详情的一些角落位置,然后找客服去确认,如果无法确认的,基本就可以排除是石墨烯了。优秀的产品功能,商家是不可能掖着藏着的。更重要的还是要看羽绒服的基础性能,从它本身的材质入手做选择。一般羽绒服都有鸭绒、鹅绒,以及不同的绒量填充度。尽量能选择鹅绒,填充度在90%以上。部分劣质羽绒服用的鸭绒品质非常奇葩,有网友反馈晾晒了一个月还有很大的味道。

04 石墨烯发热还有哪些日常应用?

    石墨烯地暖、发热墙

    铺设方面,区别于传统的水暖地暖,对层高的要求比较低。水暖需要找平,铺设3cm的水泥砂浆,加上水管本身的高度,整个水暖就有7-8cm高了,而石墨烯只需要2cm的保温板,其本身的厚度不过0.1cm。

石墨烯发热,是黑科技还是智商税

    能耗方面石墨烯显然更低,也不用整个冬天一直开着,随时用随时开。后期维护不需要清理管道,一般也没有破损的风险。当然这都是建立在石墨烯地暖技术成熟的基础上说的,目前石墨烯地暖市场还是非常初期的阶段,可选择的品牌少,而且真正的石墨烯地暖价格巨贵,大家量力而行。

    石墨烯红外取暖器

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    像踢脚线、暖风机、欧快这些都在蹭石墨烯的热度。目前石墨烯电暖器基本上利用的是石墨烯涂层的导热性,主要的发热材料仍然是金属加热片,效果上也没有太大的区别。仍然是技术成本和材料成本太高所致,材料本身是没问题。

    石墨烯理疗护具

石墨烯发热,是黑科技还是智商税

    红外线光疗法是一种能够舒缓组织、促进血液循环、增强人体代谢,甚至还能消炎止痛的被医学界证实的方法。但这类石墨烯护具能不能达到光医疗设备的标准?使用者能否正确合理的使用?这些都影响着最终对人体的效果。

05 写在最后

    石墨烯材料被发现已经十多年的时间了,堪称“革命性的材料”在市场上的应用却显得有些普通,并没有“黑科技爆表”。主要原因还是市场驱动和技术驱动的差异,是要拿它做噱头?还是脚踏实地的好好研究它?期待更多大品牌推出真正让人刮目相看的石墨烯产品。

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