暖中科技丨石墨烯已不是新寵,2020年石墨烯市場將何去何從?

12月28日,工業和信息化部通告了

《重點新材料首批次應用示範指導目錄(2018年版)》,166種新材料榜上有名,其中石墨烯改性防腐塗料/石墨烯潤滑油等6種石墨烯新材料及產品上榜


12月28日,在2018年最後一個工作日發佈的“2018年第17號中華人民共和國國家標準公告”裡,我國首個石墨烯國家標準GB/T 30544.13-2018:《納米科技術語第13部分:石墨烯及相關二維材料》正式發佈。


11月26日,國家統計局發佈《戰略性新興產業分類(2018)》,包括:新一代信息技術產業、新材料產業、節能環保產業、數字創意產業、相關服務業等9大領域,石墨烯粉體、石墨烯薄膜入選。


11月15日

,工信部發布關於《產業轉移指導目錄(2018年本)》的公示。 工信部編制修訂了《產業轉移指導目錄2018版》,其中,指出了各省市發展石墨烯的方向。


10月25日北京石墨烯研究院揭牌成立。該研究院是在北京市政府支持下,由北京市科委直接推動,同時,成立北京石墨烯研究院有限公司。


10月25日,泉州市正式出臺《泉州市石墨烯產業發展路線圖(2018—2025年)》,以集聚化、規模化、高端化為方向,依託石墨烯產業培育經濟增長新動能、打造新引擎。


9月29日國家級石墨烯質檢中心落戶無錫。這是全國首個國家級石墨烯質檢中心,配備全國質檢行業首臺球差校正投射電子顯微鏡,建成11個材料實驗室,能夠提供30項國標參數的檢測。


9月25日,廣西省正式出臺《廣西石墨烯產業發展工作方案》。廣西將分三個階段,開展石墨烯產業關鍵技術攻關、支持組建廣西石墨烯產業技術創新戰略聯盟等措施大力推動石墨烯產業發展。


9月12日深圳首家石墨烯示範基地試驗室完成驗收。由光明建發集團承建的深圳市石墨烯製造業創新中心示範基地試驗室項目完成驗收,該基地為深圳市首家石墨烯製造業創新中心示範基地。


8月15日《納米技術氧化石墨烯厚度測量原子力顯微鏡法》通過審查。這項標準是我國第一批進入審查階段的石墨烯測試方法國家標準,也是第一批由我國原始創新的石墨烯國家標準,具有歷史裡程碑的意義。


6月27日,團體標準《含有石墨烯材料的產品命名指南》發佈。這項標準規定了石墨烯材料相關新產品的命名方法。《指南》對石墨烯產品的分類、命名原則及方法等進行了詳細規定。


2018年,在無數石墨烯領域的學者孜孜不倦的努力下

關於石墨烯的科研成果也不斷湧現


1. 石墨烯超導重大發現—“魔角”石墨烯。麻省理工博士生曹原以第一作者身份在《自然》連刊兩文報道石墨烯超導重大發現,如果將雙層石墨烯扭轉成特定角度,即所謂的“魔角”,材料就會在1.7K時變成超導體,打開了非常規超導體研究的大門。曹原因此入選《Nature》影響世界的十大科學人物。


2.科學家首次合成具有拓撲性質石墨烯納米帶。上海交通大學研究團隊與瑞士、德國、美國科學家合作,首次合成具有拓撲性質的石墨烯納米帶。相關成果發表於《自然》雜誌。


3.我國大面積單晶石墨烯薄膜快速製備技術取得突破。北京大學研究團隊發明了“單一晶種快速生長法”和“陣列晶種同向拼接法”等多種大面積單晶石墨烯薄膜的快速製備技術。


4.3kW!我國研製出石墨烯基鋁燃料電池發電系統。中國科學院研究團隊聯合浙江省石墨烯製造業創新中心研發團隊,大力推進鋁燃料電池的工藝開發和工程樣機研製,成功研製出能量密度高達545Wh/kg、容量達130kWh的石墨烯基鋁燃料電池發電系統。


5.清華大學成功研發出可測人體信號的石墨烯“電子皮膚”。清華大學研究團隊研發出多層石墨烯表皮電子皮膚,該器件具有極高的靈敏度,可以直接貼覆在皮膚上用於探測呼吸、心率、發聲等。


6.國內石墨烯包覆改性鋰離子電池正、負極材料技術獲得重大突破。中國科學院研究團隊研發出石墨烯包覆技術,能將鋰離子電池正極材料比容量提升15%-25%,將循環1000次後的容量保持率提升30%-40%;把負極材料的容量提升40%-45%,將循環1000次後的容量保持率提升35%-50%。


7.高質量電子級石墨烯大量製備獲重大突破。武漢低維材料研究院製備出高導電的電子級石墨烯粉體,其導電率高達1515.2S/cm,是目前世界上已知商業化石墨烯粉體的最高導電率。


8.硅烯表面上單層石墨烯“保護層”的構築及其異質結構研究獲進展

。中國科學院研究團隊將STM實驗與理論計算相結合,在構築單層石墨烯“保護”的硅烯及其異質結構的研究中取得新進展。


9.石墨烯改性方法獲新突破,其電、光學性質發生鉅變。由國家電子技術研究所(俄羅斯)、德國和西班牙組成的國際研究團隊,開發了一種石墨烯改性的方法。作者利用超快激光功能化的單層CVD石墨烯,無掩模製造了微型納米器件。


10.科學家首次合成晶片級單晶hBN膜。韓國研究團隊通過化學氣相沉積合成了晶片級單晶hBN (SC-hBN)單層膜。這種SC-hBN膜還能夠合成晶片級石墨烯/ hBN質結構和單晶二硫化鎢。


11.“分子容器法”讓納米石墨烯溶於水。日本研究團隊發明了一種“分子容器法”,利用膠束型膠囊使難溶性納米石墨烯分子溶於水,並在基板上製作了高度定向的組織化薄膜。


12.美國專家在石墨烯上長出最薄液膜。美國佛蒙特大學的物理學家發現了一種在石墨烯基底上生長液膜的方法,他們破除了五十多年來爭論不休的潤溼臨界狀態之謎,並且製出了迄今為止最薄的液體薄膜。


2018年,在各位產業界同仁的推動下

石墨烯產業化成果也在不斷湧現


1.華為發佈全球首款石墨烯散熱手機。10月,華為在英國倫敦舉辦盛大新品發佈會,Mate 20 X創造性地採用石墨烯+液冷散熱系統組合的散熱系統,這是石墨烯技術自問世以來首次在智能手機上得到應用。


2.世界最高輸電鐵塔完成石墨烯塗料噴刷。 9月10日,由國網寧波供電公司與中科院寧波材料技術與工程研究所聯合研發的新型石墨烯重防腐塗料在世界最高輸電鐵塔的噴刷工作完成。


3.我國科學家成功研製出超強功能型三維石墨烯抗菌防霧霾口罩。中國科學院上海硅酸鹽研究所科學家帶領科研團隊,成功研製出超強功能型三維石墨烯抗菌防霧霾口罩。這是我國科學家首次將三維石墨烯用於防霧霾口罩中。


4.石墨烯“三防”塗層技術研製成功。一種防高溫高溼、防鹽霧腐蝕、防黴菌的石墨烯“三防”塗層技術在河北秦皇島經濟技術開發區研製成功。該技術可應用於艦船燃氣輪機、航空航天發動機高溫部件保護以及艦船防鹽霧及海生物腐蝕等,填補了高溫塗層技術應用在重鹽霧地區的市場空白。


5.蘇州納米所成功製備柔性、自清潔的石墨烯氣凝膠智能相變纖維。中科院氣凝膠團隊將石墨烯氣凝膠纖維、相變材料及超疏水塗層巧妙複合,得到一種柔性、自清潔的石墨烯氣凝膠智能相變纖維。


6.揚企研發出石墨烯超級電池。揚州一能源科技企業與湖南大學合作研發出石墨烯鉛炭儲能電池,無論是續航能力還是綜合指標,都遠遠超過傳統的鉛酸電池,有望將其續航里程提升一倍,達到600多公里。


7.超薄石墨烯能製造人工視網膜。來自美國德克薩斯大學和韓國首爾國立大學的研究人員利用石墨烯、二硫化鉬、黃金、氧化鋁和硝酸硅的組合,構造了一種比現有模型更好的人工視網膜,可以幫助數百萬名眼疾患者再度恢復視力。


8.世界首條石墨烯改性路面在廣西建成。

該橋首次應用了沈培康團隊最新研發的石墨烯複合橡膠改性瀝青路面技術,在世界上率先實現石墨烯在路橋高等級公路的商業化應用。


9.石墨烯“攜手”納米粒子有效治療細菌感染。中國科學院長春應用化學研究所曲曉剛研究員課題組利用透明質酸包裹的石墨烯/介孔二氧化硅納米片層作為納米載體,構建一種載藥體系來治療細菌感染。


10.石墨烯發熱服驚豔亮相“北京8分鐘”。2月25日20時19分,在平昌冬奧會閉幕式上,“北京8分鐘”驚豔亮相,現場氣溫為-3℃。為了做好72名演員的防寒保暖工作,主創團隊採用了石墨烯智能發熱服飾,來確保他們在穿著較薄的演出服時不會被凍傷,還可以保證動作舒展。


11.高分辨率石墨烯反射型顯示器面世。來自SCALE Nanotech、Graphenea以及TU Delft的研究人員,經過運用石墨烯製作的新型反射型顯示器,與現有技能比較,運轉速度更快,分辨率也更高。


石墨烯電暖加溫成了蔬菜集約化育苗的“新寵”!

深冬季節,對於從事蔬菜育苗產的朋友來說,想必都有同樣的煩惱,那就是設施內溫度容易偏低。要是碰上陰雨和下雪天氣,溫度低,溼度大,苗不長不說,還容易生病。如何做好育苗保溫工作對於育苗大戶和育苗單位來說,非常重要。

傳統增溫方式有燃煤水熱、燃油風熱和電熱線(毯)、電熱風等,由於高能耗、低安全、不環保、安裝複雜、專業操作技術性強等問題,致使種苗成本較高,不利於規模化生產,也不符合我國低碳經濟政策要求。

石墨烯遠紅外電暖加溫,它既能減少育苗設施大量燃煤供暖造成的環境汙染,又能解決苗床溫度穩定性問題,具有廣闊的應用前景。

一、什麼是石墨烯遠紅外電暖加溫?

石墨烯是一種從石墨材料中剝離出來的單層碳原子材料,有著超強的導熱性和優異的電學性能,作為熱電材料目前主要應用於地暖、暖畫、理療暖貼和發熱服裝等。

石墨烯電熱加溫板使用的是一種通電後即能發熱的石墨烯水性碳納米材料,發熱過程中會輻射大量波長為8~14μm的遠紅外線,能被生物體有效吸收(植物最適宜的遠紅外生命光線為6~14μm)。

石墨烯遠紅外電暖工程的有效電熱能總轉換率達99%以上,發熱性能穩定長久,與傳統鍋爐相比可節省30%~50%的能耗。

二、它在蔬菜集約化育苗中應用效果如何?

安徽宿州市農業科學院及宿州市埇橋區農業技術推廣中心的工作人員針對石墨烯遠紅外電暖加溫的應用效果,於2017年12月在宿州市蔬樂園農業科技有限公司育苗基地進行了安裝試驗示範。

試驗溫室為PC板連棟溫室,面積3168平方米,內部四周用絲綿被保溫。溫室內有移動苗床59個,總面積2171.7平方米,苗床上搭建小拱棚,4絲農膜覆蓋,夜間加蓋保溫被。


暖中科技丨石墨烯已不是新寵,2020年石墨烯市場將何去何從?

▲石墨烯遠紅外電暖安裝和使用效果

試驗採用地面式石墨烯電熱膜,產品額定功率330W,按苗床方向安裝在苗床下面的橫支撐上,電熱板面積∶苗床面積為1∶4,電熱板距離苗床底部約40cm。

試驗配套安裝了石墨烯遠紅外電熱自動控制系統,每個移動苗床安裝1個自動控溫儀和控制開關,設定分時分區控制,溫度區間可自動設置調控,溫度經設定後可自動調節室內溫度,達到恆溫效果。設定石墨烯電熱膜表面溫度恆溫45℃,預計在室外低溫-2℃以下時室內溫度可以達到10~35℃,苗床棚內溫度控制在夜間15~25℃、白天25~35℃。以西瓜嫁接育苗為試材,對石墨烯遠紅外電暖在西瓜集約化育苗中的應用效果進行觀測記錄,包括溫溼度、種苗生長狀況等。

1、應用效果

(1)增溫效果

從記錄結果看,在夜間室外溫度-15~-2℃的情況下,室內溫度整體可達到2~15℃,育苗床上小拱棚內溫度可達16~26℃,正常維持在21℃,增溫效果穩定。按需求預置恆溫數據,以保證西瓜嫁接苗順利越冬生長。

(2)育苗效果

2017年12月26日接穗播種、12月31日砧木播種,2018年1月6日開始嫁接,至2月3日西瓜嫁接苗達到三葉一心的壯苗標準,歷時38天。整個管理過程為苗床每隔1天補水1次,不施肥,沒有病菌感染,苗壯葉旺,長勢良好。通過石墨烯遠紅外電暖加溫後,種子出苗率達到98%左右,嫁接苗成活率達到98%以上,與普通加熱方法種苗80%左右的出苗率相比較提高10%。

應用石墨烯遠紅外電暖加熱過程中,沒有進行消毒、噴灑農藥、施肥等工序,根壯苗旺,大大減少人工作業,降低生產成本。同時也縮短了種苗培育時間,石墨烯遠紅外電暖加溫與其他加溫方式相比,西瓜嫁接苗提前10~15天出圃,且長勢良好。

2、成本分析

(1)安裝成本 

石墨烯遠紅外電暖系統的安裝成本包括電熱膜、智能溫控儀及安裝、調試費等,

摺合單位造價為64.52元/平方米。

該試驗溫室原安裝燃煤鍋爐供暖系統,包括2.5噸鍋爐和配套的鍋爐房、熱水管道、管道熱水泵、散熱器(鍍鋅翹片管)、高溫水閥等,摺合單位造價為76.14元/平方米。石墨烯遠紅外電暖與燃煤鍋爐水暖安裝成本相當,沒有進行變壓器增容。

(2)應用成本

經測算,該石墨烯遠紅外電暖系統的日加溫費用為672元。之前採用燃煤鍋爐供暖的話,考慮到每天用煤的投入及鍋爐工作人員每天的工資,測算得到的每天綜合費用超過1000元,費工費力不安全。

工作人員還對石墨烯遠紅外電暖和電熱線加溫效果進行了比較,取相鄰2個相同規格的苗床(1.8m×17.5m)分別安裝4盤電熱線(1000W)和4片石墨烯電熱板(330W,300cm×50cm×6cm)。經測算,採用石墨烯遠紅外電暖,可節省能耗30%~50%。

目前,試驗基地以前採用的傳統鍋爐水暖、地熱線等加溫採暖方式,因效果不佳、能耗過高,已停用。

三、存在哪些問題?應用前景如何?

存在問題:

石墨烯遠紅外電暖前期一次性投入相對較高,但是使用成本低、應用效果好、使用壽命長(電熱膜壽命50年,溫控器壽命3~8年)。石墨烯遠紅外電暖在集約化育苗中初次應用,具體數據、參數還需要進一步試驗總結,進而形成產品標準和安裝、操作技術規程。

在今後的應用中,石墨烯電熱膜使用面積與苗床面積比率可為1∶5~1∶4,並進一步運用智能化,採用可全觸摸操控集成控制系統,通過恆溫分時分區控制,如升級基於GPRS的遠程訪問功能,利用互聯網對溫控器進行遠程控制和管理,支持長達180天的歷史記錄存儲,可查詢歷史溫度曲線和加熱狀態,分多區域控制在網,實現集約化育苗產業化精準作業。

應用前景:

石墨烯電加熱產品經3750V耐壓測試,不存在漏電、觸電的危險,防水等級高達IPX7標準,是通電後即能快速發熱,達到設定溫度的高科技綠色環保新能源材料;

優點是

  • 能耗低,使用壽命長,安全性高,防水、防漏電,能夠解決冬季燃煤、燃油、燃甲、乙醇、燃氣等供暖汙染的難題,且有淨化空氣的功能。
  • 該產品結構緊湊、佔地面積小、熱效率高,大大縮短了安裝工期,電熱轉換率高達99.15%,熱能利用率高,節能效果顯著。
  • 石墨烯電熱板通電後產生的8~14μm遠紅外“生命光波”,容易被植物吸收並轉化為內能,種苗無需進行定期消毒、噴灑農藥和施肥等工序,大大減少病蟲害防治次數,降低了生產成本,培育的種苗綠色環保。

綜上,石墨烯遠紅外電暖加溫系統一次性投入較高,但綜合成本低,經濟效益、社會效益及環境效益突出,可以在瓜菜類集約化育苗中推廣應用。

我國石墨烯領域首個國家標準正式發佈

在2018年最後一個工作日發佈的“2018年第17號中華人民共和國國家標準公告”裡,由泰州巨納新能源有限公司牽頭起草的我國首個石墨烯國家標準GB/T 30544.13-2018:《納米科技術語第13部分:石墨烯及相關二維材料》正式發佈。

泰州巨納新能源有限公司及其技術專家梁錚博士分別為該標準的第一起草單位及第一起草人。

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在2018年最後一個工作日發佈的“2018年第17號中華人民共和國國家標準公告”裡,由泰州巨納新能源有限公司牽頭起草的我國首個石墨烯國家標準GB/T 30544.13-2018:《納米科技術語第13部分:石墨烯及相關二維材料》正式發佈。泰州巨納新能源有限公司及其技術專家梁錚博士分別為該標準的第一起草單位及第一起草人。

石墨烯是由一個碳原子與周圍三個近鄰碳原子結合形成蜂窩狀結構的碳原子單層。由於石墨烯具有許多優異性能(如導電性和導熱性等),應用前景十分廣闊,在學術和商業上都引起了人們極大的興趣。近年來,石墨烯的製備、檢測、研究及應用不斷取得突破,各種新技術新產品陸續湧現,標誌著石墨烯已處於從實驗室走向產業化的關鍵階段,開展標準化工作已成為迫切需求。

我國石墨烯標準化工作得到了國家有關部門的大力支持。《納米科技術語第13部分:石墨烯及相關二維材料》屬於我國石墨烯領域首批國家標準計劃項目之一,也是正式發佈的第一個石墨烯國家標準。該標準的制定及發佈,將為石墨烯的生產、應用、檢驗、流通、科研等領域,提供統一技術用語的基本依據,是開展石墨烯各種技術標準研究及制定工作的重要基礎及前提。

這個國家標準首次明確回答了石墨烯上下游相關產業共同關注的核心熱點問題:什麼是石墨烯?什麼是石墨烯層?石墨烯最多可以有幾層?雙層/三層/少層石墨烯是不是石墨烯?氧化石墨烯最多可以有幾層?還原氧化石墨烯最多可以有幾層?什麼是二維材料?其內容不僅充分考慮了國內各界的意見和建議,同時也和國際標準保持一致。

該標準主要由泰州巨納新能源有限公司、東南大學等單位起草。泰州巨納新能源有限公司於2010年成立,是國內最早從事石墨烯研究、檢測、應用、標準化工作的公司之一。2013年組織召開了全國首屆石墨烯標準化論壇。2014年起牽頭起草我國首批四項石墨烯國家標準計劃項目中的兩項。2014年5月,正式承擔江蘇省戰略性新興產業標準化試點工作並於2016年通過驗收。2014年被科技部認定為國家火炬計劃平臺。2016年12月,經國家標準委和中國科學院批准,承擔全國納米技術標準化技術委員會低維納米結構與性能工作組(編號為SAC/TC279/WG9)秘書處,負責協調和組織全國低維納米材料的標準化工作。2016年底,承擔中國國際石墨烯資源產業聯盟國際標準工作委員會秘書處。2018年成功舉辦首屆低維材料應用與標準研討會。

暖中科技丨石墨烯已不是新寵,2020年石墨烯市場將何去何從?

由於政策的驅動,電地暖公司如雨後春筍般,一家接著一家的開張,尤其是在2016年—2019年這段時間,全國各地颳起了電地暖風,那麼如何在眾多的電地暖公司中挑選靠譜的電地暖,這真的是一門技術活,作為石墨烯應用研發肝帝的小編忍不住要說道說道石墨烯電地暖的“內幕”,看完這一篇,在漫天的招商加盟廣告中,你就是石墨烯電採暖產品鑑定專家了,可以和銷售人員“鬥智鬥勇”!

電熱膜常用參考標準如下:

《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》 GB 50736-2012

《供配電系統設計規範》 GB 50052-2009

《低溫輻射電熱膜供暖系統應用技術規程》 JGJ 319-2013

《住宅建築電氣設計規範》 JGJ 242-2011

《低溫輻射電熱膜供暖系統設計與安裝》 GJCT-127-16CK410

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如何分辨是不是石墨烯?

不少人會問小編,怎麼確定這個膜是不是石墨烯做的,能不能用肉眼分辨出來,說實話,這個真的很有難度,如果小編能夠用肉眼分辨是不是石墨烯,那小編估計要被拉去做醫學研究了。石墨烯膜和碳晶膜長的實在是太像了,而且顏色也是很相似,要是石墨烯是藍色的,紅色的或者是黃色的那該多好!

現在市面上部分銷售人員說線條的或者鏤空的就是碳晶膜,整版全黑的就是石墨烯膜,這是不科學的,兩者唯一的區別在於生產方法的不同:

線條或者鏤空的電熱膜是電熱油墨通過凹版印刷工藝生產的,主要設備為:凹版印刷機、專用覆膜機。凹版印刷的版輥花紋不同,生產出來的電熱膜紋路不同,通常是直線線條、波浪紋、鏤空圓孔、鏤空六邊形等等,另外有些廠家會把公司的品牌和公司名稱刻在版輥上,印刷出來後會有標識。凹版印刷的電熱膜,油墨厚度均勻,因此發熱溫度均勻性通常會很好,但是凹印的工藝以及調配油墨需要企業長期經驗的積累。

暖中科技丨石墨烯已不是新寵,2020年石墨烯市場將何去何從?

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整版全黑的發熱膜是電熱油墨通過塗布工藝生產的,主要設備是:逗號刮塗機或者擠出式塗布機、絲印機、專用覆膜機。由於生產工藝的限制,無法生產出有紋路的電熱膜。這種生產方法對塗布機的精度要求較高,工藝要比凹版印刷簡單的多,幾乎不會在生產過程中產生印刷故障。但是,塗布法生產的電熱膜,重點需要考察油墨層和底材剝離力,我們可以從電熱膜上剪出一片,然後用手剝離測試,如果剝離很輕鬆,那麼是不符合電熱膜行業標準的,具有安全隱患。

暖中科技丨石墨烯已不是新寵,2020年石墨烯市場將何去何從?

那麼問題來了,是不是石墨烯到底怎麼鑑別,這還是需要微觀檢測儀器來確定。

目前根據ISO/TS 80004-13:2017(en)石墨烯和相關二維材料標準將石墨烯分為:

單層石墨烯:單層碳原子,每個原子與相鄰的三個碳原子以蜂窩狀結構結合。

雙層石墨烯:由兩個明確定義的石墨烯層層疊組成的二維材料。

少層石墨烯:由三到十個明確定義的層疊石墨烯層組成的二維材料。

工業化宏量生產石墨烯的方法主要為液相超聲剝離法、氣相剝離法、氧化還原法。氧化-還原法是指將天然石墨與強酸和強氧化性物質反應生成氧化石墨(GO),經過超聲剝離分散製備成氧化石墨烯,加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團,如羧基、環氧基和羥基,得到石墨烯,這類石墨烯分散性好,但是導電性差。

機械剝離法是指利用外力(球磨、膠帶、氣流等)破壞石墨層間的範德華力,進行層層剝離,製備出石墨烯。整個剝離的過程沒有在石墨烯的表面引入任何缺陷,可以製備高質量的石墨烯,導電性好,為其在鋰電、多功能複合材料等領域的應用提供了廣闊的應用前景。

石墨烯鑑定表徵大體可分為兩類:

一類為結構評價,主要是對製備出的石墨烯片層結構、缺陷濃度、還原程度等方面進行表徵,以判斷石墨烯質量。

另一類為性能評價,主要是對石墨烯材料的導電、透光、機械性能、熱穩定性、導熱性能等進行表徵,以判斷其性能優越性。

常用的石墨烯評價表徵手段主要有: 傅里葉紅外光譜儀( FTIR) 、掃描電子顯微鏡( SEM) 、透射電子顯微鏡( TEM) 、拉曼光譜儀( Raman) 、原子力顯微鏡( AFM) 、X 射線衍射儀( XRD) 、同步熱分析儀( TGA-DSC) 、激光導熱儀( LFA) 、四探針測試儀等(紅字部分,兩者結合即可鑑定,不少廠家是隻用拉曼光譜一個方法來說明自己是石墨烯,這個是不嚴謹的,因為石墨粉的拉曼光譜和多層石墨烯拉曼光譜相似,所以必須結合原子力顯微鏡來確定厚度,單層石墨烯厚度是0.34nm)。

原子力顯微鏡方法可以對石墨烯表面形貌進行觀察分析,同時可以測量出石墨烯片層的厚度。對石墨烯材料的片層質量進行表徵。注:石墨烯一層的厚度為0.34nm。

暖中科技丨石墨烯已不是新寵,2020年石墨烯市場將何去何從?

上述兩圖為石墨烯的AFM 和對應的樣品高厚圖譜。

左圖中AFM 圖像橫座標為試樣尺寸( μm) ,縱座標為不同樣品厚度所對應的顏色。

右圖樣品高度圖譜橫座標為測試到原點的距離( μm) ,縱座標為樣品厚度( nm) ,可以看出石墨烯呈現不規則的片狀結構,高度圖中可以看出該石墨烯的樣品厚度在1.72 nm 左右,大約為5層石墨烯疊加的厚度,表明石墨烯質量較好。

拉曼光譜方法是基於光通過樣品時發生拉曼散射效應進行分析,能夠通過分析樣品拉曼光譜的頻率,強度,峰位和半峰寬等對石墨烯材料的層數、缺陷、晶體結構、聲子能帶等進行表徵。是石墨烯材料測試分析的重要手段。石墨烯的拉曼光譜中有兩個主峰,G 峰,2D 峰。隨著層數的增加,G 峰會向左移動。隨著層數的增加,2D 峰會往右移動,峰的半高寬( FWHM) 也會增加。D 峰和G 峰的比值表示了缺陷的密度, ID/IG 比值越大,說明缺陷密度越高。

掃描電鏡測試可以看到石墨烯的片狀結構,圖例如下:

暖中科技丨石墨烯已不是新寵,2020年石墨烯市場將何去何從?

透射電鏡可以看到衍射的圖甚至石墨烯的六邊形形狀:

暖中科技丨石墨烯已不是新寵,2020年石墨烯市場將何去何從?

看完之後,估計有些小夥伴還是很迷茫,最簡單的方法,問廠家要檢測報告吧。

不過這裡有一個快速鑑別是不是石墨烯的方法,如果是這些字眼,“韓國進口”、“日本進口”、“德國進口”、“石墨烯碳纖維”、“石墨烯發熱纖維”、“石墨烯發熱電纜”,都不是石墨烯的。小編就遇到過這樣的事情,打電話過去詢問產品,問這個是石墨烯發熱的呀,他們有的說:“是的,我們是石墨烯碳纖維芯片”或“是的,我們是碳纖維地暖芯片,因為石墨烯也是碳纖維嘛”。作為理工科的小編瞬間懵逼。

重點來了!

如何鑑別你手中拿的這條發熱膜是質量過硬的?

不少人問小編,你覺得誰誰誰家的電熱膜咋樣啊,那個抹在牆上的發熱膜能不能用啊之類問題。電熱膜是鋪裝在地面下方的,要經歷春夏秋冬四季,寒熱潮溼,水泥鹼性侵蝕,一旦電熱膜質量不過關,鋪下去的工程,你晚上是睡不踏實的,一出問題那就是集中爆發,試想鋪下去的電熱膜,還要去翹地板,刨地磚麼?

咱們先看電熱膜標準,依據電熱膜標準,即我們常說的286標準,這裡邊主要要看的幾個指標,非常重要:

防水等級:

要求IPX7級,無論是塗布法還是凹版印刷法出來後的電熱膜都是稱之為“裸膜”,裸膜的防水等級僅為IPX4級,可能有些廠家為了演示防水性能,會被這個裸膜放在水裡通電,然後看到正常發熱就說防水好,這個是不科學的,首先,根據防水測試標準,這樣的演示電熱膜在水中的深度不夠,還沒有受到水壓,另外測試時間太短。如果電熱膜的防水等級不達標,梅雨季節反潮侵蝕,電熱膜的壽命是沒法得到保障的,最終的後果就是某一時間點打火燒掉。所以裸膜鋪裝,雖然價格低廉,但是絕對是不可取的,當年碳晶膜大面積出事也有這方面原因。如圖:


暖中科技丨石墨烯已不是新寵,2020年石墨烯市場將何去何從?

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電熱膜防水等級是可以檢測認證的,可以讓廠家提供防水等級的檢測報告,然後自己也可以通過廠家的樣品來做個測試,長時間浸泡通電15-30天,測試過程中建議放少許鹽。

小編提醒!!!自己做防水的測試的時候,一定要單獨接一個漏電保護開關,防止出現意外事故!以下是靈魂畫師大作:

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阻燃性能:

電熱膜阻燃等級要求B1級,至少B2級。這裡有個簡單的測試方法,掏出你的打火機,點燃測試看看,起碼得達到離火自熄才行。小編提醒您,此項測試在戶外進行!

加速壽命測試:

這些指標關乎你的電地暖今年熱,明年會不會還能熱起來的問題,也就是業內不少說碳晶衰減咋咋的。這項測試,在標準中是根據通電老化前後熱輻射變化來確定的,其實這個是不夠嚴謹的,所以你會發現無論啥膜送去檢測,這項都是達標的(標準在修訂中)。

那麼業內相對靠譜的檢測方法是啥,有兩種檢測方法(需要萬用表、調壓儀、功率顯示儀、插座、被測電熱膜、保溫板,以上這些東西都很便宜)。

第一種方法:把被測電熱膜放在環境中2-3小時,然後用萬用表測試初始電阻值,通過調壓儀將輸出電壓調整到220V的1.35倍,即為297V(通過功率顯示器可以看出電壓電流等參數),然後把被測電熱膜置於保溫板表面,插上297V插座,通電3-5天,然後斷電冷卻,通過萬用表測試老化後的電阻,然後看一下變化率,電阻變大是功率衰減,電阻變小,是功率變大,標準要求變化率在±10%以內,變化率越小越好。

以上3-5天,測試天數較短,但是可以基本可以快速看出電熱膜的變化情況,老化測試,主要也是前幾天變化較快,有條件的可以持續通電老化測試。

第二種方法就是模擬實鋪老化測試,就是在上述電熱膜表面鋪上水泥層,保持水泥層潮溼測試,依然通過電阻變化來判定。

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洩漏電流:

膜狀發熱體和大地之間會形成分佈式洩漏電流,因此地暖膜是需要有洩漏電流處理工藝的,封裝地暖膜中的鋁箔就是擔當這樣的角色。而不少是沒有做此項處理的,裸膜就更不用說了。而在電地暖安裝標準中(低溫輻射電熱膜供暖系統設計與安裝 GJCT-127-16CK410)是要求每一區域每一路地暖都要單獨安裝30毫安漏電保護開關的。如果沒有做洩漏電流處理,漏電保護開關是直接跳斷的,市面上不少是索性直接不裝漏保了,試問這如何保證安全?

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電源引線和連接:

電熱膜標準中要求電源引線要承受住100N的拉力測試,也就是10KG,測試過後,電源引線不能脫離,電熱膜本體不能出現位移破裂。小編覺著要是沒有專業拉力測試儀,可以搞個繩子,一端繫個1公斤的東西,另一端繫上電熱膜電源引線,然後吊起來吊個幾個小時看看。

以上這些測試完了就說明合格了麼?

以上這幾個指標測試完了,就能認定你手中的膜是質量過硬的了麼?NO,NO,NO。

通過以上測試,裸膜直接可以pass,那麼下邊講一講封裝膜,所謂的封裝膜,就是把裸膜外邊穿了一件密不透水的“外套”,很多封裝膜的小夥伴們都會說自己的膜封裝的,然後與建築同壽,咋樣咋樣的。但是有一點,如果你的材料不好,如何保證與建築同壽。

以一張圖為例:

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封裝膜中重要部件包含1接線端子、2電熱膜黑色發熱部分、3鋁箔、4外護套、5絕緣膠泥、6PET膠帶、7電熱膜電極。下邊一一講解一下。

1、接線端子:

某些廠家為了省事,節約投資成本,提高生產效率,會選擇用卡子來作為接線端子,這個是很危險的,卡子和電熱膜電極接觸面積小,而且容易鬆動,很容易出現接線端子處打火虛接現象,所以一定要選擇用鉚釘鉚接處理的電熱膜。

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2、電熱膜黑色發熱部分:

可以用手機閃光燈,照射黑色發熱部分,如果出現漏光現象,說明印刷不良,屬於次品,且存在危險。

3、鋁箔

這個是封裝膜必須的東西,用於處理分佈式洩漏電流,可以拆開電熱膜,看是否有這個材料。

4、外護套

這個屬於封裝電熱膜第一道屏障,因此這個材料性能非常的重要,否則和裸膜無異,由於電熱膜的引出線是線纜,線纜材質為PVC,因此外護套通常為PVC材質,(目前有廠家用PE膜作為外護套,然後用塑封機封邊,但是線纜引出那裡,PE和PVC屬於兩種材質,無法融合的,即使填充膠水也無法保證密封性)。

PVC全稱為聚氯乙烯,屬於熱塑型高分子,熱穩定性一般,因此在生產過程中必須加入熱穩定劑,另外為了柔韌性,會加入增塑劑。用於電地暖的PVC材料必須是特別定製的,通過壓延法生產,其中需要考察PVC材料的熱失重、熱尺寸變化、熱穩定性、拉伸強度、耐寒性等等。

目前市面上PVC封套的主流顏色為白色、黑色、橙色、綠色。PVC封套顏色與封套材料質量無任何關係。只是PVC封套材料在生產過程中添加的顏料顏色不同造成的。PVC本身質量與配方的聚氯乙烯樹脂、增塑劑、無機填料有很大的關係。有些PVC材料廠家為了降低成本會選擇便宜的增塑劑還有碳酸鈣粉末來生產PVC,這類PVC材料味道重,材質硬。由於PVC是熱塑性塑料,所以更有甚者會有不正規的PVC材料生產廠家拿廢料重新熔融生產,價格很低,但是質量堪憂。如果是封裝電熱膜廠家,需要注意選擇的PVC膜一定要選擇無添加無機填料,更不能用重新熔融生產的PVC壓延膜。

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關於外護套品質,有個簡單測試,需要用到烘箱、電子秤、尺子。剪刀剪出正方形,然後在其表面畫上5釐米長的橫線和豎線,稱量初始重量,然後放入100℃烘箱烘烤24小時,取出冷卻,測量線尺寸變化以及重量變化,尺寸變化率小於0.5%,重量變化小於5%。

5、絕緣膠泥

用於密封電極端子,膠泥屬於橡膠材質,最好的膠泥是3M的,不少國產膠泥的耐溫很差。測試很簡單,剪一塊膠泥,放入80度烘箱,一小時後看看變化情況,如果變成一灘一灘的,黏黏的泥巴狀,那就是耐溫不過關。

6、PET膠帶

主要用於保護鋁箔,對PET膠帶的要求是耐溫,熱變形很小,粘性大。

測試方法依然是烘箱,剪個一定長度的覆有鋁箔和PET膠帶的電熱膜,放入100度烘箱,烘烤幾小時,然後取出看膠帶情況,如果發現剝落,拱起等現象,說明膠帶質量不行。

7、電熱膜電極

包含兩個部分,銀漿層,銅條層(為了防氧化,有鍍錫、鍍鎳),可以通過折邊,看一下銀漿層和銅條之間的緊密程度,另外可以撕掉銅條層,用放大鏡看看銀漿的質量。從外觀上,如果發現電熱膜銅帶拱起,那是不合格的。

8、看外觀

封裝石墨烯電地暖膜是需要做特殊處理的,很多廠家不懂如何處理或者因為工藝問題,即使處理了,還是沒有達到效果,導致封套內部積攢大量空氣,在施工過程中,混凝土蓋上之後,膜尾部產生一個大鼓泡,施工方只好用針扎破排氣,但是這就有了安全隱患。下圖所示的膜就存在大量空氣:

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電熱膜生產工藝複雜,不是簡單的組裝即是合格的產品,一旦鋪裝在地下,出問題後,處理是比較麻煩的,所以一定要慎重選擇品質過硬的封裝電熱膜。

地暖是隱蔽工程,看完產品一定要看施工,施工方面出了問題同樣也是大問題,電地暖雖然結構簡單,但不是隨意鋪鋪就可以的。施工方面以後小編再給大家嘮嘮!

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▲ 暖中封裝石墨烯電熱膜房屋供暖系統溫度示意圖

節 能 效 果

☆ 暖中封裝石墨烯電熱膜房屋供暖系統的傳熱方式比對流方式加熱室內空間可降低熱損耗,提高熱效率。

☆ 對流傳熱導致室內空間上部溫度高而下部溫度低。與此相反,暖中封裝石墨烯電熱膜房屋供暖系統是下部溫度高而頂部溫度低,因此減少了人體高度以上空間的無效熱供給。

☆ 暖中封裝石墨烯電熱膜房屋供暖系統給人以足暖頭涼的感覺,這種感覺與對流傳熱形成的頭熱腳涼的感覺相比,人體的舒適感受度會低1℃~3℃。因此,暖中封裝石墨烯電熱膜房屋供暖系統採暖室內16℃即可達到對流採暖18℃的人體舒適度效果。有關技術資料顯示,如室內溫度降低1℃,可節能近10%。

☆ 暖中封裝石墨烯電熱膜房屋供暖系統具有自動、智能調溫功能,能很方便的根據人的感覺和行為控制室溫,行為節能效果更加顯著。

☆ 由於地面本身是熱輻射面,因此減少了圍護結構近五分之一的冷麵吸熱耗能。更進一步實現節能。

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Ps:暖中封裝石墨烯電熱膜房屋供暖系統應用領域包括民用建築,公共建築:如住宅小區、公寓、別墅、職工宿舍、教育建築、醫療建築、辦公建築、文化建築、商業建築、體育建築、司法建築、交通建築、綜合建築等。


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石墨烯電採暖圈

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