石墨烯技術(shù)在發(fā)熱墻紙中的應(yīng)用

房濤榮

摘 要：墻紙作為裱糊墻面的室內(nèi)裝飾材料，在進(jìn)行住宅以及辦公室室內(nèi)裝飾時(shí)使用較多。石墨烯是最近幾年才出現(xiàn)的高科技納米材料，那么，怎樣才能將兩者完美的結(jié)合在一起，以制造新型壁紙，進(jìn)而達(dá)到室內(nèi)墻壁自發(fā)熱效果，給人們創(chuàng)造舒適、安全、環(huán)保的室內(nèi)生活環(huán)境。

關(guān)鍵詞：石墨稀；發(fā)熱墻紙；優(yōu)勢(shì)；應(yīng)用

1.石墨烯技術(shù)的概念

我們應(yīng)該都聽說過石墨烯技術(shù)，最早使用石墨烯的國(guó)家是英國(guó)，石墨烯是一種由碳原子結(jié)構(gòu)組成的物體，是通過化學(xué)分離形成的一種蜂窩狀平面薄膜，它的厚度約為0.5毫米，在一些特殊情況下，其甚至可以分解為原子層厚度的準(zhǔn)二維材料，將其稱之為單原子石墨層。曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家AndreGamm和KonstantinNovoselov是最早通過微機(jī)械剝離法才將石墨烯與石墨分離，并在2010年共同獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，石墨烯技術(shù)近年來發(fā)展迅速，已經(jīng)在許多行業(yè)中占據(jù)了一席之地。

石墨烯是最近幾年才出現(xiàn)的一種高科技納米材料，它是一種二維平面碳材料，厚度僅有碳原子的厚度，由于其獨(dú)特的輕薄特點(diǎn)，使其在新型材料中獨(dú)樹一幟，現(xiàn)階段，其在智能設(shè)備領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，如手機(jī)屏幕和薄膜電池，與此同時(shí)其在發(fā)熱墻紙中的應(yīng)用更為簡(jiǎn)單，僅僅只需要三至五伏的電壓就可以產(chǎn)生超過50攝氏度的高溫，它所使用的則是鋰電池發(fā)電的原理，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，將其與其他一些加熱材料相比較發(fā)現(xiàn)，石墨烯技術(shù)是制造發(fā)熱墻紙時(shí)使用的的主要技術(shù)，具有許多優(yōu)點(diǎn)。

2.石墨烯技術(shù)應(yīng)用于發(fā)熱墻紙的優(yōu)勢(shì)

2.1環(huán)保，節(jié)能，安全可靠

石墨烯技術(shù)具有超級(jí)強(qiáng)的導(dǎo)熱性和高效率，使用該技術(shù)制熱，通常幾秒內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)，電熱轉(zhuǎn)換率差不多為100%，與傳統(tǒng)的電熱效率相比，其電熱效率幾乎提升了一半，同時(shí)，因?yàn)楸诩埫娣e通常較大，可以起到一定的保暖效果，此外，它具有快速散熱的優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)因?yàn)殡姛崮芗Y(jié)而發(fā)生火災(zāi)，與此同時(shí)，由于石墨烯加熱器內(nèi)置于壁紙內(nèi)部，因此表面溫度會(huì)受到限制，并且完全消除了諸如高溫灼傷等安全威脅。

2.2時(shí)尚新潮，溫度可控，可以起到保健理療的作用

墻紙屬于一種家庭裝飾品，發(fā)熱墻紙跟普通墻紙一樣，也有各種不同的花色、紋理，更能根據(jù)每個(gè)家庭的不同需求而使用不一樣的設(shè)計(jì)風(fēng)格，同時(shí)，發(fā)熱墻紙通常使用的是輻射式散熱方式，完全沒有噪音。最重要的是因?yàn)槭┙Y(jié)構(gòu)特殊，其能夠輻射適合人體的遠(yuǎn)紅外光波，醫(yī)學(xué)上將其被稱為生命光波，它可以促進(jìn)人體的新陳代謝，并可以起到保健理療的作用。

2.3可以有效利用智能設(shè)備的特性來收集數(shù)據(jù)

使用石墨烯技術(shù)制造而成的墻紙，在使用過程中，其可承受90攝氏度以上的溫度且在高溫作用下不會(huì)變形，與此同時(shí)，發(fā)熱墻紙可快速吸收室內(nèi)水分，去除空氣中的濕氣，改善家居環(huán)境，避免房間內(nèi)的衣服潮濕、發(fā)霉，降低濕疹發(fā)病率。在我國(guó)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，我們可以通過手機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)操作，將外部智能溫度控制裝置與手機(jī)APP相連接，收集大量數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)編輯進(jìn)健康檔案內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)溫度的有效調(diào)節(jié)以及控制，并通過APP遠(yuǎn)程控制該外部智能溫度控制裝置，簡(jiǎn)而言之就是說，石墨烯技術(shù)可以輕松連接手機(jī)，便于操控，可自動(dòng)調(diào)控，滿足節(jié)能環(huán)保要求。

石墨烯發(fā)熱壁紙的主要構(gòu)造包含壁紙自身、EVA膠片膜層、橡膠條以及石墨烯發(fā)熱膜層等，在這些材料中，最為重要的無非就是石墨烯膜，石墨烯膜不僅薄而且較為堅(jiān)固，其所吸收的沖擊力是制造防彈背心所使用的材料的兩倍。此外，由于石墨烯超級(jí)輕，因此具有較小的磨損限制，這樣的發(fā)熱墻紙肯定會(huì)讓所有人滿意，與此同時(shí)，石墨烯也可以將LED照明系統(tǒng)設(shè)置在發(fā)熱墻紙上，觀看燈光如何在溫暖的墻壁上跳舞，這是一幅多么溫馨的畫面。

因?yàn)槭┚哂猩鲜鰞?yōu)點(diǎn)，因而，在壁紙行業(yè)以及取暖行業(yè)將會(huì)得到廣泛使用，由于石墨烯可以在幾秒內(nèi)極速提高室內(nèi)溫度，同時(shí)還能保證室內(nèi)溫度恒定且發(fā)熱面的高度均勻，石墨烯的環(huán)保節(jié)能以及高科技特性將成為多數(shù)投資關(guān)注的焦點(diǎn)。

3.石墨烯技術(shù)在發(fā)熱墻紙中的應(yīng)用

3.1石墨烯發(fā)熱壁紙所使用的技術(shù)背景分析

使用石墨烯技術(shù)制造而成的發(fā)熱墻紙是一種常用于建筑行業(yè)的墻紙，目前，使用石墨烯進(jìn)行了發(fā)熱墻紙的多種設(shè)計(jì)，并根據(jù)石墨烯的發(fā)熱原理設(shè)計(jì)了發(fā)熱墻紙。設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)綜合考慮各種設(shè)計(jì)要素，比如，讓石墨烯的熱能集中在墻壁上，在操作期間，室內(nèi)的熱量很有可能存在不均勻或者不能集中發(fā)散的情況，在使用過程中也有可能引發(fā)火災(zāi)，因此，設(shè)計(jì)過程中，必須充分考慮這一問題，避免發(fā)生火災(zāi)。

3.2研究墻體與石墨烯的結(jié)合工藝

現(xiàn)階段，一些設(shè)計(jì)公司根據(jù)石墨烯技術(shù)所設(shè)計(jì)的發(fā)熱墻紙僅占空調(diào)體積的1/3，但在取暖過程中，其會(huì)給人們帶來極大的舒適感，這點(diǎn)明顯比優(yōu)于地暖。研究石墨烯發(fā)熱墻紙運(yùn)用的原理是利用化學(xué)氣相沉積法制造石墨烯薄膜，然后在壓力或軋制下將石墨烯轉(zhuǎn)移到PET或PVC等化學(xué)材料上，最后作用于電極上，最后形成石墨烯加熱膜。在具體的應(yīng)用過程中，在石墨烯的薄膜運(yùn)行過程中則會(huì)形成均勻的電阻層，并且石墨烯膜在220V的加熱介質(zhì)中被充分加熱，此過程中所使用的發(fā)熱條件是通過釋放紅外線的方法來完成。目前，石墨烯發(fā)熱墻紙通常由三種材料組成，即：保溫層、發(fā)熱膜以及墻紙，另外，使用期間，將會(huì)為石墨烯發(fā)熱墻紙配備外部智能溫度控制裝置，可以通過APP遠(yuǎn)程控制該裝置。

3.3技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素

在具體的應(yīng)用過程中，研究實(shí)用新型的目的是制造石墨烯發(fā)熱墻紙，以解決應(yīng)用該技術(shù)時(shí)可能出現(xiàn)的問題。石墨烯發(fā)熱墻紙，其主要包括壁紙自身、EVA膠片膜層、橡膠條以及石墨烯發(fā)熱、導(dǎo)熱、防水等膜層，同時(shí)還包含裝飾紙、空氣循環(huán)膜層以及第一、第二阻燃膜層、充氣孔等，墻紙自身按照從上而下的順序依次為EVA膠片膜層、第一阻燃膜層、石墨烯發(fā)熱膜層、第二阻燃膜層、導(dǎo)熱膜層、防水膜層和裝飾膜，橡膠條位于EVA膠片膜層和第一阻燃膜層之間，石墨烯發(fā)熱膜層通常設(shè)置于第一、第二阻燃膜層之間。

第一、第二阻燃膜層所使用的材質(zhì)是一樣的，同時(shí)，二者均屬于A級(jí)防火膜，并且第二阻燃膜層上方的導(dǎo)熱薄膜層是由質(zhì)地較為柔軟的導(dǎo)熱硅膠材料制作而成的，其上方的防水膜層為瀝青防水膜，橡膠條安裝在防水膜層與裝飾紙之間，裝飾紙為特殊的印花玻璃紙，并在裝飾紙上裝有空氣循環(huán)薄膜，防水膜層以及裝飾紙之間的空腔通過空氣循環(huán)薄膜的通氣孔與室內(nèi)空氣連通，并在墻紙自身低部開設(shè)充氣孔，另外，還需要使用輸氣管將充氣孔與外部設(shè)置的鼓風(fēng)機(jī)連接在一起，同時(shí)還需將石墨烯的發(fā)熱膜層與外部溫度控制裝置以及電源連接在一起。用于空氣循環(huán)的膜層使用的是玻璃絲布，同時(shí)還需在該模層上設(shè)置4-5個(gè)透氣孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，該墻紙使用的是新型的自發(fā)熱墻紙?jiān)O(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，其主要是通過不斷的向充氣孔內(nèi)充氣，讓墻紙空腔內(nèi)產(chǎn)生的熱量通過空氣循環(huán)膜上設(shè)置的透氣孔散發(fā)至室內(nèi)空間，以防止熱量大量堆積于墻體，提高了發(fā)熱效率，墻紙的發(fā)熱層安裝在第一、第二兩個(gè)阻燃膜之間，外部裝飾紙則是由玻璃紙制做而成的，并且完全消除了諸如高溫灼傷等安全問題。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段，發(fā)熱壁紙已得到了廣泛應(yīng)用，其高能低耗優(yōu)勢(shì)跟我國(guó)社會(huì)的發(fā)展方向相一致，這也反映了石墨烯的高科技特性，與傳統(tǒng)的壁紙涂層配方相比，它具有較低的化學(xué)成分，充分利用石墨烯的光催化特性和超高導(dǎo)熱性，使得內(nèi)部各種不同涂層載體之間的相互作用增加，與此同時(shí)，也提升了壁紙分解和凈化游離甲醛的能力。另外，在涂覆導(dǎo)熱石墨烯漿料和墻紙涂層之后，預(yù)熱原料可以減少或避免加熱過程中的化學(xué)反應(yīng)，從而改善石墨烯加熱墻紙和墻布的力學(xué)性能以及除醛效果，可以起到加熱、凈化空氣的作用。

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