暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

12月28日,工业和信息化部通告了

《重点新材料首批次应用示范指导目录(2018年版)》,166种新材料榜上有名,其中石墨烯改性防腐涂料/石墨烯润滑油等6种石墨烯新材料及产品上榜


12月28日,在2018年最后一个工作日发布的“2018年第17号中华人民共和国国家标准公告”里,我国首个石墨烯国家标准GB/T 30544.13-2018:《纳米科技术语第13部分:石墨烯及相关二维材料》正式发布。


11月26日,国家统计局发布《战略性新兴产业分类(2018)》,包括:新一代信息技术产业、新材料产业、节能环保产业、数字创意产业、相关服务业等9大领域,石墨烯粉体、石墨烯薄膜入选。


11月15日

,工信部发布关于《产业转移指导目录(2018年本)》的公示。 工信部编制修订了《产业转移指导目录2018版》,其中,指出了各省市发展石墨烯的方向。


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


10月25日,泉州市正式出台《泉州市石墨烯产业发展路线图(2018—2025年)》,以集聚化、规模化、高端化为方向,依托石墨烯产业培育经济增长新动能、打造新引擎。


9月29日国家级石墨烯质检中心落户无锡。这是全国首个国家级石墨烯质检中心,配备全国质检行业首台球差校正投射电子显微镜,建成11个材料实验室,能够提供30项国标参数的检测。


9月25日,广西省正式出台《广西石墨烯产业发展工作方案》。广西将分三个阶段,开展石墨烯产业关键技术攻关、支持组建广西石墨烯产业技术创新战略联盟等措施大力推动石墨烯产业发展。


9月12日深圳首家石墨烯示范基地试验室完成验收。由光明建发集团承建的深圳市石墨烯制造业创新中心示范基地试验室项目完成验收,该基地为深圳市首家石墨烯制造业创新中心示范基地。


8月15日《纳米技术氧化石墨烯厚度测量原子力显微镜法》通过审查。这项标准是我国第一批进入审查阶段的石墨烯测试方法国家标准,也是第一批由我国原始创新的石墨烯国家标准,具有历史里程碑的意义。


6月27日,团体标准《含有石墨烯材料的产品命名指南》发布。这项标准规定了石墨烯材料相关新产品的命名方法。《指南》对石墨烯产品的分类、命名原则及方法等进行了详细规定。


2018年,在无数石墨烯领域的学者孜孜不倦的努力下

关于石墨烯的科研成果也不断涌现


1. 石墨烯超导重大发现—“魔角”石墨烯。麻省理工博士生曹原以第一作者身份在《自然》连刊两文报道石墨烯超导重大发现,如果将双层石墨烯扭转成特定角度,即所谓的“魔角”,材料就会在1.7K时变成超导体,打开了非常规超导体研究的大门。曹原因此入选《Nature》影响世界的十大科学人物。


2.科学家首次合成具有拓扑性质石墨烯纳米带。上海交通大学研究团队与瑞士、德国、美国科学家合作,首次合成具有拓扑性质的石墨烯纳米带。相关成果发表于《自然》杂志。


3.我国大面积单晶石墨烯薄膜快速制备技术取得突破。北京大学研究团队发明了“单一晶种快速生长法”和“阵列晶种同向拼接法”等多种大面积单晶石墨烯薄膜的快速制备技术。


4.3kW!我国研制出石墨烯基铝燃料电池发电系统。中国科学院研究团队联合浙江省石墨烯制造业创新中心研发团队,大力推进铝燃料电池的工艺开发和工程样机研制,成功研制出能量密度高达545Wh/kg、容量达130kWh的石墨烯基铝燃料电池发电系统。


5.清华大学成功研发出可测人体信号的石墨烯“电子皮肤”。清华大学研究团队研发出多层石墨烯表皮电子皮肤,该器件具有极高的灵敏度,可以直接贴覆在皮肤上用于探测呼吸、心率、发声等。


6.国内石墨烯包覆改性锂离子电池正、负极材料技术获得重大突破。中国科学院研究团队研发出石墨烯包覆技术,能将锂离子电池正极材料比容量提升15%-25%,将循环1000次后的容量保持率提升30%-40%;把负极材料的容量提升40%-45%,将循环1000次后的容量保持率提升35%-50%。


7.高质量电子级石墨烯大量制备获重大突破。武汉低维材料研究院制备出高导电的电子级石墨烯粉体,其导电率高达1515.2S/cm,是目前世界上已知商业化石墨烯粉体的最高导电率。


8.硅烯表面上单层石墨烯“保护层”的构筑及其异质结构研究获进展

。中国科学院研究团队将STM实验与理论计算相结合,在构筑单层石墨烯“保护”的硅烯及其异质结构的研究中取得新进展。


9.石墨烯改性方法获新突破,其电、光学性质发生巨变。由国家电子技术研究所(俄罗斯)、德国和西班牙组成的国际研究团队,开发了一种石墨烯改性的方法。作者利用超快激光功能化的单层CVD石墨烯,无掩模制造了微型纳米器件。


10.科学家首次合成晶片级单晶hBN膜。韩国研究团队通过化学气相沉积合成了晶片级单晶hBN (SC-hBN)单层膜。这种SC-hBN膜还能够合成晶片级石墨烯/ hBN质结构和单晶二硫化钨。


11.“分子容器法”让纳米石墨烯溶于水。日本研究团队发明了一种“分子容器法”,利用胶束型胶囊使难溶性纳米石墨烯分子溶于水,并在基板上制作了高度定向的组织化薄膜。


12.美国专家在石墨烯上长出最薄液膜。美国佛蒙特大学的物理学家发现了一种在石墨烯基底上生长液膜的方法,他们破除了五十多年来争论不休的润湿临界状态之谜,并且制出了迄今为止最薄的液体薄膜。


2018年,在各位产业界同仁的推动下

石墨烯产业化成果也在不断涌现


1.华为发布全球首款石墨烯散热手机。10月,华为在英国伦敦举办盛大新品发布会,Mate 20 X创造性地采用石墨烯+液冷散热系统组合的散热系统,这是石墨烯技术自问世以来首次在智能手机上得到应用。


2.世界最高输电铁塔完成石墨烯涂料喷刷。 9月10日,由国网宁波供电公司与中科院宁波材料技术与工程研究所联合研发的新型石墨烯重防腐涂料在世界最高输电铁塔的喷刷工作完成。


3.我国科学家成功研制出超强功能型三维石墨烯抗菌防雾霾口罩。中国科学院上海硅酸盐研究所科学家带领科研团队,成功研制出超强功能型三维石墨烯抗菌防雾霾口罩。这是我国科学家首次将三维石墨烯用于防雾霾口罩中。


4.石墨烯“三防”涂层技术研制成功。一种防高温高湿、防盐雾腐蚀、防霉菌的石墨烯“三防”涂层技术在河北秦皇岛经济技术开发区研制成功。该技术可应用于舰船燃气轮机、航空航天发动机高温部件保护以及舰船防盐雾及海生物腐蚀等,填补了高温涂层技术应用在重盐雾地区的市场空白。


5.苏州纳米所成功制备柔性、自清洁的石墨烯气凝胶智能相变纤维。中科院气凝胶团队将石墨烯气凝胶纤维、相变材料及超疏水涂层巧妙复合,得到一种柔性、自清洁的石墨烯气凝胶智能相变纤维。


6.扬企研发出石墨烯超级电池。扬州一能源科技企业与湖南大学合作研发出石墨烯铅炭储能电池,无论是续航能力还是综合指标,都远远超过传统的铅酸电池,有望将其续航里程提升一倍,达到600多公里。


7.超薄石墨烯能制造人工视网膜。来自美国德克萨斯大学和韩国首尔国立大学的研究人员利用石墨烯、二硫化钼、黄金、氧化铝和硝酸硅的组合,构造了一种比现有模型更好的人工视网膜,可以帮助数百万名眼疾患者再度恢复视力。


8.世界首条石墨烯改性路面在广西建成。

该桥首次应用了沈培康团队最新研发的石墨烯复合橡胶改性沥青路面技术,在世界上率先实现石墨烯在路桥高等级公路的商业化应用。


9.石墨烯“携手”纳米粒子有效治疗细菌感染。中国科学院长春应用化学研究所曲晓刚研究员课题组利用透明质酸包裹的石墨烯/介孔二氧化硅纳米片层作为纳米载体,构建一种载药体系来治疗细菌感染。


10.石墨烯发热服惊艳亮相“北京8分钟”。2月25日20时19分,在平昌冬奥会闭幕式上,“北京8分钟”惊艳亮相,现场气温为-3℃。为了做好72名演员的防寒保暖工作,主创团队采用了石墨烯智能发热服饰,来确保他们在穿着较薄的演出服时不会被冻伤,还可以保证动作舒展。


11.高分辨率石墨烯反射型显示器面世。来自SCALE Nanotech、Graphenea以及TU Delft的研究人员,经过运用石墨烯制作的新型反射型显示器,与现有技能比较,运转速度更快,分辨率也更高。


石墨烯电暖加温成了蔬菜集约化育苗的“新宠”!

深冬季节,对于从事蔬菜育苗产的朋友来说,想必都有同样的烦恼,那就是设施内温度容易偏低。要是碰上阴雨和下雪天气,温度低,湿度大,苗不长不说,还容易生病。如何做好育苗保温工作对于育苗大户和育苗单位来说,非常重要。

传统增温方式有燃煤水热、燃油风热和电热线(毯)、电热风等,由于高能耗、低安全、不环保、安装复杂、专业操作技术性强等问题,致使种苗成本较高,不利于规模化生产,也不符合我国低碳经济政策要求。

石墨烯远红外电暖加温,它既能减少育苗设施大量燃煤供暖造成的环境污染,又能解决苗床温度稳定性问题,具有广阔的应用前景。

一、什么是石墨烯远红外电暖加温?

石墨烯是一种从石墨材料中剥离出来的单层碳原子材料,有着超强的导热性和优异的电学性能,作为热电材料目前主要应用于地暖、暖画、理疗暖贴和发热服装等。

石墨烯电热加温板使用的是一种通电后即能发热的石墨烯水性碳纳米材料,发热过程中会辐射大量波长为8~14μm的远红外线,能被生物体有效吸收(植物最适宜的远红外生命光线为6~14μm)。

石墨烯远红外电暖工程的有效电热能总转换率达99%以上,发热性能稳定长久,与传统锅炉相比可节省30%~50%的能耗。

二、它在蔬菜集约化育苗中应用效果如何?

安徽宿州市农业科学院及宿州市埇桥区农业技术推广中心的工作人员针对石墨烯远红外电暖加温的应用效果,于2017年12月在宿州市蔬乐园农业科技有限公司育苗基地进行了安装试验示范。

试验温室为PC板连栋温室,面积3168平方米,内部四周用丝绵被保温。温室内有移动苗床59个,总面积2171.7平方米,苗床上搭建小拱棚,4丝农膜覆盖,夜间加盖保温被。


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▲石墨烯远红外电暖安装和使用效果

试验采用地面式石墨烯电热膜,产品额定功率330W,按苗床方向安装在苗床下面的横支撑上,电热板面积∶苗床面积为1∶4,电热板距离苗床底部约40cm。

试验配套安装了石墨烯远红外电热自动控制系统,每个移动苗床安装1个自动控温仪和控制开关,设定分时分区控制,温度区间可自动设置调控,温度经设定后可自动调节室内温度,达到恒温效果。设定石墨烯电热膜表面温度恒温45℃,预计在室外低温-2℃以下时室内温度可以达到10~35℃,苗床棚内温度控制在夜间15~25℃、白天25~35℃。以西瓜嫁接育苗为试材,对石墨烯远红外电暖在西瓜集约化育苗中的应用效果进行观测记录,包括温湿度、种苗生长状况等。

1、应用效果

(1)增温效果

从记录结果看,在夜间室外温度-15~-2℃的情况下,室内温度整体可达到2~15℃,育苗床上小拱棚内温度可达16~26℃,正常维持在21℃,增温效果稳定。按需求预置恒温数据,以保证西瓜嫁接苗顺利越冬生长。

(2)育苗效果

2017年12月26日接穗播种、12月31日砧木播种,2018年1月6日开始嫁接,至2月3日西瓜嫁接苗达到三叶一心的壮苗标准,历时38天。整个管理过程为苗床每隔1天补水1次,不施肥,没有病菌感染,苗壮叶旺,长势良好。通过石墨烯远红外电暖加温后,种子出苗率达到98%左右,嫁接苗成活率达到98%以上,与普通加热方法种苗80%左右的出苗率相比较提高10%。

应用石墨烯远红外电暖加热过程中,没有进行消毒、喷洒农药、施肥等工序,根壮苗旺,大大减少人工作业,降低生产成本。同时也缩短了种苗培育时间,石墨烯远红外电暖加温与其他加温方式相比,西瓜嫁接苗提前10~15天出圃,且长势良好。

2、成本分析

(1)安装成本 

石墨烯远红外电暖系统的安装成本包括电热膜、智能温控仪及安装、调试费等,

折合单位造价为64.52元/平方米。

该试验温室原安装燃煤锅炉供暖系统,包括2.5吨锅炉和配套的锅炉房、热水管道、管道热水泵、散热器(镀锌翘片管)、高温水阀等,折合单位造价为76.14元/平方米。石墨烯远红外电暖与燃煤锅炉水暖安装成本相当,没有进行变压器增容。

(2)应用成本

经测算,该石墨烯远红外电暖系统的日加温费用为672元。之前采用燃煤锅炉供暖的话,考虑到每天用煤的投入及锅炉工作人员每天的工资,测算得到的每天综合费用超过1000元,费工费力不安全。

工作人员还对石墨烯远红外电暖和电热线加温效果进行了比较,取相邻2个相同规格的苗床(1.8m×17.5m)分别安装4盘电热线(1000W)和4片石墨烯电热板(330W,300cm×50cm×6cm)。经测算,采用石墨烯远红外电暖,可节省能耗30%~50%。

目前,试验基地以前采用的传统锅炉水暖、地热线等加温采暖方式,因效果不佳、能耗过高,已停用。

三、存在哪些问题?应用前景如何?

存在问题:

石墨烯远红外电暖前期一次性投入相对较高,但是使用成本低、应用效果好、使用寿命长(电热膜寿命50年,温控器寿命3~8年)。石墨烯远红外电暖在集约化育苗中初次应用,具体数据、参数还需要进一步试验总结,进而形成产品标准和安装、操作技术规程。

在今后的应用中,石墨烯电热膜使用面积与苗床面积比率可为1∶5~1∶4,并进一步运用智能化,采用可全触摸操控集成控制系统,通过恒温分时分区控制,如升级基于GPRS的远程访问功能,利用互联网对温控器进行远程控制和管理,支持长达180天的历史记录存储,可查询历史温度曲线和加热状态,分多区域控制在网,实现集约化育苗产业化精准作业。

应用前景:

石墨烯电加热产品经3750V耐压测试,不存在漏电、触电的危险,防水等级高达IPX7标准,是通电后即能快速发热,达到设定温度的高科技绿色环保新能源材料;

优点是

  • 能耗低,使用寿命长,安全性高,防水、防漏电,能够解决冬季燃煤、燃油、燃甲、乙醇、燃气等供暖污染的难题,且有净化空气的功能。
  • 该产品结构紧凑、占地面积小、热效率高,大大缩短了安装工期,电热转换率高达99.15%,热能利用率高,节能效果显著。
  • 石墨烯电热板通电后产生的8~14μm远红外“生命光波”,容易被植物吸收并转化为内能,种苗无需进行定期消毒、喷洒农药和施肥等工序,大大减少病虫害防治次数,降低了生产成本,培育的种苗绿色环保。

综上,石墨烯远红外电暖加温系统一次性投入较高,但综合成本低,经济效益、社会效益及环境效益突出,可以在瓜菜类集约化育苗中推广应用。

我国石墨烯领域首个国家标准正式发布

在2018年最后一个工作日发布的“2018年第17号中华人民共和国国家标准公告”里,由泰州巨纳新能源有限公司牵头起草的我国首个石墨烯国家标准GB/T 30544.13-2018:《纳米科技术语第13部分:石墨烯及相关二维材料》正式发布。

泰州巨纳新能源有限公司及其技术专家梁铮博士分别为该标准的第一起草单位及第一起草人。

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在2018年最后一个工作日发布的“2018年第17号中华人民共和国国家标准公告”里,由泰州巨纳新能源有限公司牵头起草的我国首个石墨烯国家标准GB/T 30544.13-2018:《纳米科技术语第13部分:石墨烯及相关二维材料》正式发布。泰州巨纳新能源有限公司及其技术专家梁铮博士分别为该标准的第一起草单位及第一起草人。

石墨烯是由一个碳原子与周围三个近邻碳原子结合形成蜂窝状结构的碳原子单层。由于石墨烯具有许多优异性能(如导电性和导热性等),应用前景十分广阔,在学术和商业上都引起了人们极大的兴趣。近年来,石墨烯的制备、检测、研究及应用不断取得突破,各种新技术新产品陆续涌现,标志着石墨烯已处于从实验室走向产业化的关键阶段,开展标准化工作已成为迫切需求。

我国石墨烯标准化工作得到了国家有关部门的大力支持。《纳米科技术语第13部分:石墨烯及相关二维材料》属于我国石墨烯领域首批国家标准计划项目之一,也是正式发布的第一个石墨烯国家标准。该标准的制定及发布,将为石墨烯的生产、应用、检验、流通、科研等领域,提供统一技术用语的基本依据,是开展石墨烯各种技术标准研究及制定工作的重要基础及前提。

这个国家标准首次明确回答了石墨烯上下游相关产业共同关注的核心热点问题:什么是石墨烯?什么是石墨烯层?石墨烯最多可以有几层?双层/三层/少层石墨烯是不是石墨烯?氧化石墨烯最多可以有几层?还原氧化石墨烯最多可以有几层?什么是二维材料?其内容不仅充分考虑了国内各界的意见和建议,同时也和国际标准保持一致。

该标准主要由泰州巨纳新能源有限公司、东南大学等单位起草。泰州巨纳新能源有限公司于2010年成立,是国内最早从事石墨烯研究、检测、应用、标准化工作的公司之一。2013年组织召开了全国首届石墨烯标准化论坛。2014年起牵头起草我国首批四项石墨烯国家标准计划项目中的两项。2014年5月,正式承担江苏省战略性新兴产业标准化试点工作并于2016年通过验收。2014年被科技部认定为国家火炬计划平台。2016年12月,经国家标准委和中国科学院批准,承担全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组(编号为SAC/TC279/WG9)秘书处,负责协调和组织全国低维纳米材料的标准化工作。2016年底,承担中国国际石墨烯资源产业联盟国际标准工作委员会秘书处。2018年成功举办首届低维材料应用与标准研讨会。

暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

由于政策的驱动,电地暖公司如雨后春笋般,一家接着一家的开张,尤其是在2016年—2019年这段时间,全国各地刮起了电地暖风,那么如何在众多的电地暖公司中挑选靠谱的电地暖,这真的是一门技术活,作为石墨烯应用研发肝帝的小编忍不住要说道说道石墨烯电地暖的“内幕”,看完这一篇,在漫天的招商加盟广告中,你就是石墨烯电采暖产品鉴定专家了,可以和销售人员“斗智斗勇”!

电热膜常用参考标准如下:

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 GB 50736-2012

《供配电系统设计规范》 GB 50052-2009

《低温辐射电热膜供暖系统应用技术规程》 JGJ 319-2013

《住宅建筑电气设计规范》 JGJ 242-2011

《低温辐射电热膜供暖系统设计与安装》 GJCT-127-16CK410

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如何分辨是不是石墨烯?

不少人会问小编,怎么确定这个膜是不是石墨烯做的,能不能用肉眼分辨出来,说实话,这个真的很有难度,如果小编能够用肉眼分辨是不是石墨烯,那小编估计要被拉去做医学研究了。石墨烯膜和碳晶膜长的实在是太像了,而且颜色也是很相似,要是石墨烯是蓝色的,红色的或者是黄色的那该多好!

现在市面上部分销售人员说线条的或者镂空的就是碳晶膜,整版全黑的就是石墨烯膜,这是不科学的,两者唯一的区别在于生产方法的不同:

线条或者镂空的电热膜是电热油墨通过凹版印刷工艺生产的,主要设备为:凹版印刷机、专用覆膜机。凹版印刷的版辊花纹不同,生产出来的电热膜纹路不同,通常是直线线条、波浪纹、镂空圆孔、镂空六边形等等,另外有些厂家会把公司的品牌和公司名称刻在版辊上,印刷出来后会有标识。凹版印刷的电热膜,油墨厚度均匀,因此发热温度均匀性通常会很好,但是凹印的工艺以及调配油墨需要企业长期经验的积累。

暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

整版全黑的发热膜是电热油墨通过涂布工艺生产的,主要设备是:逗号刮涂机或者挤出式涂布机、丝印机、专用覆膜机。由于生产工艺的限制,无法生产出有纹路的电热膜。这种生产方法对涂布机的精度要求较高,工艺要比凹版印刷简单的多,几乎不会在生产过程中产生印刷故障。但是,涂布法生产的电热膜,重点需要考察油墨层和底材剥离力,我们可以从电热膜上剪出一片,然后用手剥离测试,如果剥离很轻松,那么是不符合电热膜行业标准的,具有安全隐患。

暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

那么问题来了,是不是石墨烯到底怎么鉴别,这还是需要微观检测仪器来确定。

目前根据ISO/TS 80004-13:2017(en)石墨烯和相关二维材料标准将石墨烯分为:

单层石墨烯:单层碳原子,每个原子与相邻的三个碳原子以蜂窝状结构结合。

双层石墨烯:由两个明确定义的石墨烯层层叠组成的二维材料。

少层石墨烯:由三到十个明确定义的层叠石墨烯层组成的二维材料。

工业化宏量生产石墨烯的方法主要为液相超声剥离法、气相剥离法、氧化还原法。氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO),经过超声剥离分散制备成氧化石墨烯,加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,如羧基、环氧基和羟基,得到石墨烯,这类石墨烯分散性好,但是导电性差。

机械剥离法是指利用外力(球磨、胶带、气流等)破坏石墨层间的范德华力,进行层层剥离,制备出石墨烯。整个剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷,可以制备高质量的石墨烯,导电性好,为其在锂电、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。

石墨烯鉴定表征大体可分为两类:

一类为结构评价,主要是对制备出的石墨烯片层结构、缺陷浓度、还原程度等方面进行表征,以判断石墨烯质量。

另一类为性能评价,主要是对石墨烯材料的导电、透光、机械性能、热稳定性、导热性能等进行表征,以判断其性能优越性。

常用的石墨烯评价表征手段主要有: 傅里叶红外光谱仪( FTIR) 、扫描电子显微镜( SEM) 、透射电子显微镜( TEM) 、拉曼光谱仪( Raman) 、原子力显微镜( AFM) 、X 射线衍射仪( XRD) 、同步热分析仪( TGA-DSC) 、激光导热仪( LFA) 、四探针测试仪等(红字部分,两者结合即可鉴定,不少厂家是只用拉曼光谱一个方法来说明自己是石墨烯,这个是不严谨的,因为石墨粉的拉曼光谱和多层石墨烯拉曼光谱相似,所以必须结合原子力显微镜来确定厚度,单层石墨烯厚度是0.34nm)。

原子力显微镜方法可以对石墨烯表面形貌进行观察分析,同时可以测量出石墨烯片层的厚度。对石墨烯材料的片层质量进行表征。注:石墨烯一层的厚度为0.34nm。

暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

上述两图为石墨烯的AFM 和对应的样品高厚图谱。

左图中AFM 图像横坐标为试样尺寸( μm) ,纵坐标为不同样品厚度所对应的颜色。

右图样品高度图谱横坐标为测试到原点的距离( μm) ,纵坐标为样品厚度( nm) ,可以看出石墨烯呈现不规则的片状结构,高度图中可以看出该石墨烯的样品厚度在1.72 nm 左右,大约为5层石墨烯叠加的厚度,表明石墨烯质量较好。

拉曼光谱方法是基于光通过样品时发生拉曼散射效应进行分析,能够通过分析样品拉曼光谱的频率,强度,峰位和半峰宽等对石墨烯材料的层数、缺陷、晶体结构、声子能带等进行表征。是石墨烯材料测试分析的重要手段。石墨烯的拉曼光谱中有两个主峰,G 峰,2D 峰。随着层数的增加,G 峰会向左移动。随着层数的增加,2D 峰会往右移动,峰的半高宽( FWHM) 也会增加。D 峰和G 峰的比值表示了缺陷的密度, ID/IG 比值越大,说明缺陷密度越高。

扫描电镜测试可以看到石墨烯的片状结构,图例如下:

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透射电镜可以看到衍射的图甚至石墨烯的六边形形状:

暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

看完之后,估计有些小伙伴还是很迷茫,最简单的方法,问厂家要检测报告吧。

不过这里有一个快速鉴别是不是石墨烯的方法,如果是这些字眼,“韩国进口”、“日本进口”、“德国进口”、“石墨烯碳纤维”、“石墨烯发热纤维”、“石墨烯发热电缆”,都不是石墨烯的。小编就遇到过这样的事情,打电话过去询问产品,问这个是石墨烯发热的呀,他们有的说:“是的,我们是石墨烯碳纤维芯片”或“是的,我们是碳纤维地暖芯片,因为石墨烯也是碳纤维嘛”。作为理工科的小编瞬间懵逼。

重点来了!

如何鉴别你手中拿的这条发热膜是质量过硬的?

不少人问小编,你觉得谁谁谁家的电热膜咋样啊,那个抹在墙上的发热膜能不能用啊之类问题。电热膜是铺装在地面下方的,要经历春夏秋冬四季,寒热潮湿,水泥碱性侵蚀,一旦电热膜质量不过关,铺下去的工程,你晚上是睡不踏实的,一出问题那就是集中爆发,试想铺下去的电热膜,还要去翘地板,刨地砖么?

咱们先看电热膜标准,依据电热膜标准,即我们常说的286标准,这里边主要要看的几个指标,非常重要:

防水等级:

要求IPX7级,无论是涂布法还是凹版印刷法出来后的电热膜都是称之为“裸膜”,裸膜的防水等级仅为IPX4级,可能有些厂家为了演示防水性能,会被这个裸膜放在水里通电,然后看到正常发热就说防水好,这个是不科学的,首先,根据防水测试标准,这样的演示电热膜在水中的深度不够,还没有受到水压,另外测试时间太短。如果电热膜的防水等级不达标,梅雨季节反潮侵蚀,电热膜的寿命是没法得到保障的,最终的后果就是某一时间点打火烧掉。所以裸膜铺装,虽然价格低廉,但是绝对是不可取的,当年碳晶膜大面积出事也有这方面原因。如图:


暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

电热膜防水等级是可以检测认证的,可以让厂家提供防水等级的检测报告,然后自己也可以通过厂家的样品来做个测试,长时间浸泡通电15-30天,测试过程中建议放少许盐。

小编提醒!!!自己做防水的测试的时候,一定要单独接一个漏电保护开关,防止出现意外事故!以下是灵魂画师大作:

暖中科技丨石墨烯已不是新宠,2020年石墨烯市场将何去何从?

阻燃性能:

电热膜阻燃等级要求B1级,至少B2级。这里有个简单的测试方法,掏出你的打火机,点燃测试看看,起码得达到离火自熄才行。小编提醒您,此项测试在户外进行!

加速寿命测试:

这些指标关乎你的电地暖今年热,明年会不会还能热起来的问题,也就是业内不少说碳晶衰减咋咋的。这项测试,在标准中是根据通电老化前后热辐射变化来确定的,其实这个是不够严谨的,所以你会发现无论啥膜送去检测,这项都是达标的(标准在修订中)。

那么业内相对靠谱的检测方法是啥,有两种检测方法(需要万用表、调压仪、功率显示仪、插座、被测电热膜、保温板,以上这些东西都很便宜)。

第一种方法:把被测电热膜放在环境中2-3小时,然后用万用表测试初始电阻值,通过调压仪将输出电压调整到220V的1.35倍,即为297V(通过功率显示器可以看出电压电流等参数),然后把被测电热膜置于保温板表面,插上297V插座,通电3-5天,然后断电冷却,通过万用表测试老化后的电阻,然后看一下变化率,电阻变大是功率衰减,电阻变小,是功率变大,标准要求变化率在±10%以内,变化率越小越好。

以上3-5天,测试天数较短,但是可以基本可以快速看出电热膜的变化情况,老化测试,主要也是前几天变化较快,有条件的可以持续通电老化测试。

第二种方法就是模拟实铺老化测试,就是在上述电热膜表面铺上水泥层,保持水泥层潮湿测试,依然通过电阻变化来判定。

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泄漏电流:

膜状发热体和大地之间会形成分布式泄漏电流,因此地暖膜是需要有泄漏电流处理工艺的,封装地暖膜中的铝箔就是担当这样的角色。而不少是没有做此项处理的,裸膜就更不用说了。而在电地暖安装标准中(低温辐射电热膜供暖系统设计与安装 GJCT-127-16CK410)是要求每一区域每一路地暖都要单独安装30毫安漏电保护开关的。如果没有做泄漏电流处理,漏电保护开关是直接跳断的,市面上不少是索性直接不装漏保了,试问这如何保证安全?

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电源引线和连接:

电热膜标准中要求电源引线要承受住100N的拉力测试,也就是10KG,测试过后,电源引线不能脱离,电热膜本体不能出现位移破裂。小编觉着要是没有专业拉力测试仪,可以搞个绳子,一端系个1公斤的东西,另一端系上电热膜电源引线,然后吊起来吊个几个小时看看。

以上这些测试完了就说明合格了么?

以上这几个指标测试完了,就能认定你手中的膜是质量过硬的了么?NO,NO,NO。

通过以上测试,裸膜直接可以pass,那么下边讲一讲封装膜,所谓的封装膜,就是把裸膜外边穿了一件密不透水的“外套”,很多封装膜的小伙伴们都会说自己的膜封装的,然后与建筑同寿,咋样咋样的。但是有一点,如果你的材料不好,如何保证与建筑同寿。

以一张图为例:

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封装膜中重要部件包含1接线端子、2电热膜黑色发热部分、3铝箔、4外护套、5绝缘胶泥、6PET胶带、7电热膜电极。下边一一讲解一下。

1、接线端子:

某些厂家为了省事,节约投资成本,提高生产效率,会选择用卡子来作为接线端子,这个是很危险的,卡子和电热膜电极接触面积小,而且容易松动,很容易出现接线端子处打火虚接现象,所以一定要选择用铆钉铆接处理的电热膜。

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2、电热膜黑色发热部分:

可以用手机闪光灯,照射黑色发热部分,如果出现漏光现象,说明印刷不良,属于次品,且存在危险。

3、铝箔

这个是封装膜必须的东西,用于处理分布式泄漏电流,可以拆开电热膜,看是否有这个材料。

4、外护套

这个属于封装电热膜第一道屏障,因此这个材料性能非常的重要,否则和裸膜无异,由于电热膜的引出线是线缆,线缆材质为PVC,因此外护套通常为PVC材质,(目前有厂家用PE膜作为外护套,然后用塑封机封边,但是线缆引出那里,PE和PVC属于两种材质,无法融合的,即使填充胶水也无法保证密封性)。

PVC全称为聚氯乙烯,属于热塑型高分子,热稳定性一般,因此在生产过程中必须加入热稳定剂,另外为了柔韧性,会加入增塑剂。用于电地暖的PVC材料必须是特别定制的,通过压延法生产,其中需要考察PVC材料的热失重、热尺寸变化、热稳定性、拉伸强度、耐寒性等等。

目前市面上PVC封套的主流颜色为白色、黑色、橙色、绿色。PVC封套颜色与封套材料质量无任何关系。只是PVC封套材料在生产过程中添加的颜料颜色不同造成的。PVC本身质量与配方的聚氯乙烯树脂、增塑剂、无机填料有很大的关系。有些PVC材料厂家为了降低成本会选择便宜的增塑剂还有碳酸钙粉末来生产PVC,这类PVC材料味道重,材质硬。由于PVC是热塑性塑料,所以更有甚者会有不正规的PVC材料生产厂家拿废料重新熔融生产,价格很低,但是质量堪忧。如果是封装电热膜厂家,需要注意选择的PVC膜一定要选择无添加无机填料,更不能用重新熔融生产的PVC压延膜。

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关于外护套品质,有个简单测试,需要用到烘箱、电子秤、尺子。剪刀剪出正方形,然后在其表面画上5厘米长的横线和竖线,称量初始重量,然后放入100℃烘箱烘烤24小时,取出冷却,测量线尺寸变化以及重量变化,尺寸变化率小于0.5%,重量变化小于5%。

5、绝缘胶泥

用于密封电极端子,胶泥属于橡胶材质,最好的胶泥是3M的,不少国产胶泥的耐温很差。测试很简单,剪一块胶泥,放入80度烘箱,一小时后看看变化情况,如果变成一滩一滩的,黏黏的泥巴状,那就是耐温不过关。

6、PET胶带

主要用于保护铝箔,对PET胶带的要求是耐温,热变形很小,粘性大。

测试方法依然是烘箱,剪个一定长度的覆有铝箔和PET胶带的电热膜,放入100度烘箱,烘烤几小时,然后取出看胶带情况,如果发现剥落,拱起等现象,说明胶带质量不行。

7、电热膜电极

包含两个部分,银浆层,铜条层(为了防氧化,有镀锡、镀镍),可以通过折边,看一下银浆层和铜条之间的紧密程度,另外可以撕掉铜条层,用放大镜看看银浆的质量。从外观上,如果发现电热膜铜带拱起,那是不合格的。

8、看外观

封装石墨烯电地暖膜是需要做特殊处理的,很多厂家不懂如何处理或者因为工艺问题,即使处理了,还是没有达到效果,导致封套内部积攒大量空气,在施工过程中,混凝土盖上之后,膜尾部产生一个大鼓泡,施工方只好用针扎破排气,但是这就有了安全隐患。下图所示的膜就存在大量空气:

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电热膜生产工艺复杂,不是简单的组装即是合格的产品,一旦铺装在地下,出问题后,处理是比较麻烦的,所以一定要慎重选择品质过硬的封装电热膜。

地暖是隐蔽工程,看完产品一定要看施工,施工方面出了问题同样也是大问题,电地暖虽然结构简单,但不是随意铺铺就可以的。施工方面以后小编再给大家唠唠!

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▲ 暖中封装石墨烯电热膜房屋供暖系统温度示意图

节 能 效 果

☆ 暖中封装石墨烯电热膜房屋供暖系统的传热方式比对流方式加热室内空间可降低热损耗,提高热效率。

☆ 对流传热导致室内空间上部温度高而下部温度低。与此相反,暖中封装石墨烯电热膜房屋供暖系统是下部温度高而顶部温度低,因此减少了人体高度以上空间的无效热供给。

☆ 暖中封装石墨烯电热膜房屋供暖系统给人以足暖头凉的感觉,这种感觉与对流传热形成的头热脚凉的感觉相比,人体的舒适感受度会低1℃~3℃。因此,暖中封装石墨烯电热膜房屋供暖系统采暖室内16℃即可达到对流采暖18℃的人体舒适度效果。有关技术资料显示,如室内温度降低1℃,可节能近10%。

☆ 暖中封装石墨烯电热膜房屋供暖系统具有自动、智能调温功能,能很方便的根据人的感觉和行为控制室温,行为节能效果更加显著。

☆ 由于地面本身是热辐射面,因此减少了围护结构近五分之一的冷面吸热耗能。更进一步实现节能。

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Ps:暖中封装石墨烯电热膜房屋供暖系统应用领域包括民用建筑,公共建筑:如住宅小区、公寓、别墅、职工宿舍、教育建筑、医疗建筑、办公建筑、文化建筑、商业建筑、体育建筑、司法建筑、交通建筑、综合建筑等。


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石墨烯电采暖圈

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