淺談石墨烯技術(shù)在發(fā)熱墻紙中的應(yīng)用

張利濤

成都石墨烯應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，中國·四川 成都 611100

1 引言

在室內(nèi)裝修工程的施工過程中，墻紙是一種必不可少的裝修材料。但是，在人們長期的觀念中，墻紙就只是一種裝飾性材料，并沒有挖掘其他方面的功能。如果能夠讓墻紙發(fā)熱，那么除了裝飾性作用之外，也就使墻紙多了一種實用功能。而將石墨烯技術(shù)應(yīng)用到墻紙當(dāng)中，在實現(xiàn)墻紙發(fā)熱方面有著較高的可行性。但如何將石墨烯材料進(jìn)行合理的應(yīng)用，強(qiáng)化墻紙的發(fā)熱供暖效果，是一個值得思考的問題。

2 石墨烯技術(shù)的相關(guān)概述

目前，石墨烯技術(shù)已經(jīng)成為被大家所熟知的一種高科技技術(shù)。石墨烯是一種以碳原子結(jié)構(gòu)為主的物體，經(jīng)化學(xué)方式分離后可以形成蜂窩狀平面薄膜。石墨烯材料最初由英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫發(fā)現(xiàn)。近幾年來，石墨烯技術(shù)的發(fā)展速度非?？欤壳耙呀?jīng)在手機(jī)屏膜、薄膜電池等智能設(shè)備領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。將其應(yīng)用到發(fā)熱墻紙中，在鋰電池發(fā)電原理下，只需要3～5V的電壓，就可以產(chǎn)生50℃的高溫。

3 石墨烯技術(shù)在發(fā)熱墻紙中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 安全性高

石墨烯技術(shù)在發(fā)熱墻紙中的應(yīng)用，安全系數(shù)非常高。將石墨烯材料置入墻紙內(nèi)部，并將墻紙表面溫度控制在55℃以下，既可以通過發(fā)熱為人們提供一個相對溫暖、舒適的室內(nèi)空間，又可以防止溫度過高而對人體的身體健康產(chǎn)生不良影響。另外，在石墨烯發(fā)熱墻紙的應(yīng)用過程中，保溫板又以最高級的B1耐燃性材料為主，可以最大限度的保證墻體的高溫阻燃效果。既可以滿足我國室內(nèi)設(shè)計的取暖需求，又可以保證使用的安全性與可靠性。

3.2 節(jié)能環(huán)保

石墨烯材料本身就是一種高能環(huán)保材料，導(dǎo)熱性能非常高，可以在1min內(nèi)發(fā)熱和導(dǎo)熱，制熱效率非常高，并對電能進(jìn)行節(jié)約。與傳統(tǒng)的取暖材料相比，石墨烯材料的應(yīng)用可以保證99.5%電能的轉(zhuǎn)化，可以有效避免能量浪費(fèi)的現(xiàn)象。與傳統(tǒng)的空調(diào)取暖方式相比，石墨烯技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)2/3能量的節(jié)約。另外，石墨烯材料的厚度非常薄，將其應(yīng)用到墻紙中，可以形成一種無縫粘合墻紙。將其應(yīng)用到室內(nèi)裝修過程中，可以直接結(jié)合室內(nèi)裝修的實際需求和室內(nèi)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計出各種精美的花紋與紋理[1]。

3.3 耐熱性與防潮性好

將石墨烯技術(shù)應(yīng)用到發(fā)熱墻紙中，可以保證墻紙具備較強(qiáng)的耐熱性，即便是處于90℃以上的高溫環(huán)境中，也不會發(fā)生變形。另外，在雨水季節(jié)，部分地區(qū)的空氣濕度較大。而石墨烯發(fā)熱墻紙的應(yīng)用則可以將室內(nèi)的水分快速吸干，避免室內(nèi)衣物受潮嚴(yán)重，避免免疫力較弱的人群因為環(huán)境過于潮濕而出現(xiàn)濕疹。

3.4 時尚新潮

一直以來，墻紙本身就是室內(nèi)環(huán)境的裝飾品。將石墨烯技術(shù)應(yīng)用到發(fā)熱墻紙中并不影響發(fā)熱墻紙這一功能的發(fā)揮。即石墨烯發(fā)熱墻紙不僅具備一定的實用功能，滿足室內(nèi)的取暖需求，還可以通過各種不同的花色與紋理，增強(qiáng)整個室內(nèi)空間大裝飾效果，突出室內(nèi)空間的設(shè)計風(fēng)格。

與傳統(tǒng)的地暖取暖方式的高成本、電熱油汀造型不夠美觀、小太陽取暖方式的安全隱患相比，將石墨烯技術(shù)應(yīng)用到發(fā)熱墻紙中，可以為人們創(chuàng)造一個相對時尚、新潮、簡約的室內(nèi)空間效果，進(jìn)而滿足現(xiàn)代人對于品質(zhì)生活、綠色生活的追求。

3.5 健康理療

石墨烯材料的構(gòu)造相對特殊，且以輻射式散熱方式的發(fā)熱，不會產(chǎn)生任何噪音。所以，石墨烯發(fā)熱墻紙的應(yīng)用，既可以為人們提供一個相對溫暖的室內(nèi)空間，也不會讓人們遭受噪音問題的困擾。而且，石墨烯材料還可以輻射出8μm～15μm的遠(yuǎn)紅外光波。這種遠(yuǎn)紅外光波與人體輻射的遠(yuǎn)紅外光波非常接近，有著“生命光波”的美稱，可以對人體的細(xì)胞活性進(jìn)行強(qiáng)化，加快人體的新陳代謝，發(fā)揮紅外保健以及健康理療的作用[2]。

4 石墨烯技術(shù)在發(fā)熱墻紙中的應(yīng)用措施

4.1 對石墨烯材料的化學(xué)性能進(jìn)行充分的發(fā)揮

石墨烯是一種近幾年來才被發(fā)現(xiàn)的納米材料，不僅厚度非常薄，還具有較強(qiáng)的使用強(qiáng)度和導(dǎo)電導(dǎo)熱性能。目前，石墨烯材料在移動設(shè)備、航天軍工、新能源電池以及建筑施工領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。與傳統(tǒng)的發(fā)熱材料相比，石墨烯材料制熱速度非?？?，導(dǎo)熱性能非常高。將其應(yīng)用到發(fā)熱墻體中，需要對石墨烯的化學(xué)性能進(jìn)行充分的研究與發(fā)揮。例如，在傳統(tǒng)的室內(nèi)墻體設(shè)計中，普遍存在著空間占用大、能源消耗大、對周圍環(huán)境影響大等問題，且存在著不同程度的安全隱患。將石墨烯的發(fā)熱性能發(fā)揮出來，則可以有效解決以上問題。與此同時，石墨烯材料的使用壽命在10年以上，將其應(yīng)用到發(fā)熱墻體中，有著非常突出的優(yōu)勢。

4.2 優(yōu)化石墨烯發(fā)熱墻紙的設(shè)計與生產(chǎn)技術(shù)

分析傳統(tǒng)的墻紙生產(chǎn)工藝，主要涉及壓花墻紙、覆膜墻紙以及涂布墻紙等形式，分別運(yùn)用了不同的生產(chǎn)工藝。漂白化學(xué)木漿生產(chǎn)原紙是最主要的工業(yè)生產(chǎn)原料，然后根據(jù)實際需求對其進(jìn)行表面覆膜或者涂布等處理。之后再根據(jù)室內(nèi)裝修的設(shè)計需求進(jìn)行裁剪，并包裝出廠。石墨烯發(fā)熱墻紙的生產(chǎn)，也需要經(jīng)過這一系列的生產(chǎn)工藝，且最終成品的強(qiáng)度與韌度值更具優(yōu)勢，抗水效果更好。

目前，針對石墨烯發(fā)熱墻紙的設(shè)計也多種多樣。需要在正確把握石墨烯發(fā)熱原理的基礎(chǔ)上展開設(shè)計。例如，石墨烯發(fā)熱墻紙的熱能主要集中在墻壁上，所以在設(shè)計過程中需要思考如何才能夠保證整個房間內(nèi)熱量發(fā)散的均勻性與集中性。另外，石墨烯發(fā)熱墻紙的應(yīng)用還存在發(fā)生火災(zāi)事故的可能性。對此，設(shè)計人員也需要做好相應(yīng)的防火設(shè)計[3]。

4.3 加大石墨烯技術(shù)與墻體結(jié)合工藝的研究力度

要想將石墨烯技術(shù)更好的應(yīng)用到發(fā)熱墻紙中，還需要加大石墨烯技術(shù)與墻體結(jié)合工藝的研究力度。首先，將取暖器置入0.5m厚的墻體中，是現(xiàn)階段最先進(jìn)的石墨烯發(fā)熱墻紙應(yīng)用工藝，可以突出家用裝飾的簡約效果和新穎效果。其次，部分設(shè)計企業(yè)將石墨烯發(fā)熱墻紙設(shè)計成傳統(tǒng)空調(diào)體積的1/3大小，但其發(fā)揮的取暖效果明顯優(yōu)于地暖。再次，目前石墨烯發(fā)熱墻紙主要有三種材料：第一種是保溫層，第二種是發(fā)熱膜，第三種是墻紙。在應(yīng)用石墨烯發(fā)熱墻紙的過程中，再增加外置的智能溫控設(shè)備，就可以直接通過APP對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。最后，石墨烯材料的重量非常輕，所以不會產(chǎn)生明顯的磨損限制。在石墨烯加熱墻紙上安裝LED燈光系統(tǒng)，還可以提升整個室內(nèi)環(huán)境的溫馨度與趣味度[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，將石墨烯技術(shù)應(yīng)用到發(fā)熱墻紙中，不僅提高了墻紙的裝飾性作用，還使其具有了一定的實用性功能。但是，要想充分發(fā)揮出石墨烯技術(shù)的應(yīng)用效果，促進(jìn)墻紙領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展與進(jìn)步，還必須對石墨烯材料的化學(xué)性能進(jìn)行充分的發(fā)揮、優(yōu)化石墨烯發(fā)熱墻紙的設(shè)計與生產(chǎn)技術(shù)、加大石墨烯技術(shù)與墻體結(jié)合工藝的研究力度。