石墨烯取暖设备的优缺点(石墨烯取暖设备的优缺点 知乎)

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不了解石墨烯取暖器的优缺点?看完后你就懂了,这是“伪科技”

本期文章就说说“伪科学”石墨烯取暖器的优缺点,什么是石墨烯咱们暂且不提,就先说说这个所谓的“石墨烯取暖器”的优缺点。

石墨烯取暖器的优点

石墨烯可不是一般的材料,它有一个贼拉厉害的特性,那就是“导热性能”好,可能直接说好,很多人也感受不到。那我们做个比较吧,假设普通金属的导热性能是“1”,那么石墨烯材质制成的“取暖器”导热性能就可以达到“50”,甚至是“100”的程度,也就是说从导热性能上讲,石墨烯取暖器的导热性能要比普通取暖器好100倍。按照现在室内供暖的设施来看,如果取暖器的导热性能较好,那是有助于节约热能、提升效能的,而这也是石墨烯取暖器的最大卖点。

而且这些制造商还赋予了“石墨烯取暖器”一些其他功能,比如结构创新、两档调节等等,总之石墨烯取暖器的各方面性能都要比“传统取暖器”强,而且是非常强。

石墨烯取暖设备的优缺点(石墨烯取暖设备的优缺点 知乎)插图

石墨烯取暖器的缺点

按照这些制造商的说法,石墨烯可是世界上所有国家最受关注的一种材料之一,这是普通玩意么?这可是高科技,可是世界顶级的科学实验室在研究的东西,那肯定价值不菲啊。

所以,石墨烯取暖器最大的缺点就是一个字“贵”,比普通取暖器贵,而且贵很多。至于我为什么这么说,后面的文章我会说到。至于贵在哪,为什么贵,看完就见分晓。

石墨烯的来龙去脉

说起石墨烯,不得不提一下石墨,像铅笔、墨汁、黑漆、油墨、人造金刚石等,都需要用到石墨,而石墨烯就是从石墨中用了特殊的方法提炼出来的,它属于“二维碳材料”。

之所以加双引号,这里提示一下, 咱们现在的世界是三维世界,而这个石墨烯材料却是“二维碳材料“,猫腻就在这了。

石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料 。

数据来自网络

既然提到了石墨烯取暖器,那咱们就只关注它的“导热性能”,目前市场上公认的导热性能最好的材料就是银,但银太贵了,大多采用铜制的导热部件。铜的导热率是401W/mK(如上图),而石墨烯的导热率是5300W/mK,这相差了10倍不止。如果取暖器采用的导热金属是普通材料,导热性能相差100倍以上也是有可能的。也就是说“真正的石墨烯取暖器”的确是比传统取暖器好。

但这些取暖器的制造厂家,真的有能力制造石墨烯,并且把石墨烯应用在取暖器领域么?

石墨烯是如何被制造的

石墨烯实际上是从石墨中提取出来的,石墨烯可以理解为”石墨薄片”,是2004年由英国的两位科学家(曼彻斯特大学的 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov )发现的。他们先是用一种方法从石墨中分离出石墨薄片,然后再将薄片的两面贴上特殊的胶带,撕开胶带,然后循环操作,直到胶带上仅存“一层碳原子”,而这层由碳原子构成的薄片就是“石墨烯”,据说他们因为此项发明,还获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

随着石墨烯的发现,人们也研究出了很多制备石墨烯的方法。而我国目前的石墨烯应用场景主要集中在“石墨烯有机太阳能电池”方面。

“制备石墨烯”的方法有机械剥离法、氧化还原法、取向附生法、碳化硅外延法、赫默法、化学气相沉积法等等。

但不管是哪一种方法“制备石墨烯”,它的成本都是极其高昂的,而且石墨烯还有单层石墨烯、多层石墨烯之分,多层石墨烯之间的涂层也是很难弄得。

取向附生法图解(来自网络)

可能这么说有很多朋友感受不到石墨烯的制备有多难。咱们以“取向附生法”为例(如上图),简单的说一下。取向附生法是在高温的环境下制备石墨烯的,先是将“让碳原子在1150℃下渗入钌”,然后冷却到850℃,而之前吸收的碳原子会浮到钌表面,这就形成了完整的“单层石墨烯”。

而这种极端的制造环境,根本不是一般的工厂能够量产的,光是这条生产线的建造就要花费海量的资金。

传说中的石墨烯内裤

伪科学“石墨烯取暖器”就是扯淡

铺垫的也差不多了,接下来说说“石墨烯取暖器”到底是不是真的。前文中说了石墨烯最初“制备的方法”,那么就意味着石墨烯单晶片的厚度会非常的薄。

有多薄呢?以头发丝为例,单层石墨烯的厚度为为0.35nm,也就是说20多万层的石墨烯厚度才与头发丝相同。

那么问题来了,一般的取暖设备的厚度最少也得以mm为单位,又是怎么把这么薄的石墨烯材料制成“导热材料”的?虽然制备石墨烯技术已经很成熟了。但据我所知,哪怕是用石墨烯材料制造一条内裤,它的成本都不会低于10亿人民币。是的,你没看错,这还是保守估计。

如果用石墨烯材料制造一台石墨烯取暖器,估计价值得超过一百亿人民币以上,试问又有什么样的家庭能够买得起?又有哪家企业会制造这类鸡肋产品?哪怕只有电热板或散热板使用石墨烯材料制成,其成本也是以“万”为单位的,而且还是仅为0.35nm厚度,薄薄的一层。

前文中提到了“石墨烯取暖器”的缺点是“贵”,大致的去网上搜了一下,石墨烯取暖器最少比普通的取暖器贵三倍以上,而这些取暖器有一个极其有意思的地方,标注商品“长尾关键词”时写上了石墨烯,但取暖器的材质上写的却是“碳晶或硅晶”,而专利也只字不提“石墨烯”的事。

前文中提到了“二维碳材料”,也就是说如果将多层石墨烯材料叠加在一起,中间是必须做涂层、隔层的,这个技术也是难以突破的地方,虽然有很多办法解决,但成本高的吓人。要叠加到一定的厚度,那个是要了老命了。

如果不加涂层,那不叫石墨烯,叫石墨。

图一

图二

有一些商家明目张胆的贴出了“专利证书”“,但这个专利证书与石墨烯技术或材料没有任何关系,完全就是噱头。如图一所示,我去咨询了某网店商家,问了一些尖锐的问题,商家都不知道怎么解释。如图二所示,直接将话题引开,说了其他的。

这些所谓的石墨烯取暖器,其本身材质都是铝或铜,或者是其他导热性能较好的材料,而其中所谓内置的碳晶板或硅晶板,与石墨烯完全是两回事。

那些大多数声称自己使用了石墨烯材料或者石墨烯技术的取暖器,除非能够拿出相应的专利,不然就都是骗子。拿出的专利也要注意看,碳晶、硅晶与石墨烯是两回事,差好几个十万八千里呢。

文中贴图乃真实咨询聊天记录,为了不损害商家利益,也就不贴全图了,各位别被“石墨烯取暖器”这种“伪科学产品”骗了就好。借着文章末尾提一句,石墨烯内裤也是骗局,根本没有那么神奇。

石墨烯取暖器,是在“卖概念”吗?用过就知道,答案很明显

#我的生活也是头条#

不管生活在北方还是南方,总有一些家庭无法使用“集中供暖”,比如北方农村地区,以及大部分南方地区。

虽然没有集中供暖,但是冬季的取暖方式也有很多种,比如空调、壁挂炉、暖风机、踢脚线取暖器、电油汀以及小太阳等等。

前几天我给大家推出了一期关于“踢脚线取暖器”的专题,引起了不少网友的讨论(感兴趣可以去我主页,搜索“取暖器”查阅,文中含有踢脚暖的选购指南~)。

在众多评论之中,有一位网友的疑问,是最令我印象深刻的:↓

市场上的踢脚线取暖器,主要分为两大类,一类是采用普通发热铝片的踢脚线取暖器,另外一类则是正在走红且备受争议的“石墨烯踢脚线取暖器”。

正如这位网友所说:石墨烯,是不是在“卖概念”?究竟有什么作用呢?

这一期,美家来给大家聊一聊。

首先,

一、石墨烯是啥?

只要去电商平台稍微一搜索,就会发现有太多的商家,都在打“石墨烯”取暖器的概念。这一听上去很高级的“材料”,到底是什么呢?

1、石墨烯的“真面目”

实际上,石墨烯并不是什么新材料,它原本就存在于大自然当中。

说直白点,用刀把石墨一层层削成薄片,直到削成仅由一层碳原子构成的薄片,这就是“石墨烯”。

当然了,必须要承认的是,石墨烯的“出生”并不久远。

直到2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家,才从石墨中“剥离”出石墨烯。也正因为这一研究,这二人获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

虽然我不是搞物理的,但是即便是普通人也知道,从发现到获奖仅仅过去了6年,从侧面足以说明了“石墨烯”的价值。

2、石墨烯的特点

根据笔者的了解,石墨烯在导电、光学、力学以及热性能等方面表现非常优异。比如在力学特性上,石墨烯是目前已知强度最高的材料之一,而且还具备了超高的韧性。

在热性能方面,石墨烯更是迄今为止导热系数最高的碳材料,纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK。

所以它被广泛应用在化学、材料、物理、生物、环境、能源等等多个领域。其中最贴近生活的“取暖”,其实就是在发挥它的“热传导性能”。

①部分地区已经开始使用“石墨烯电热膜”采暖

石墨烯电热膜因为比较薄,再加上导热性能好,所以铺在地面上之后不仅不压缩室内层高,而且还能够有较好的取暖效果。

②普遍被用于“踢脚线取暖器”中

很多人认为,石墨烯就是踢脚线取暖器的“发热体”。

实际上,石墨烯本身不发热,只具备“导热”能力,目前市面上所有的石墨烯取暖器,依旧是依靠“铝片”发热管来发热,通过涂层石墨烯来达到理想的传热效果。

那么问题来了:这种含有石墨烯的踢脚线取暖器,究竟是不是智商税呢?实际的取暖效果到底如何?

作为石墨烯踢脚线取暖器的早期用户,结合我一直以来的使用体验和研究,来给大家说一说大实话。

二、石墨烯踢脚线取暖器,真的是“神器”吗?

在我体验过包括空调采暖、电油汀等传统的取暖方式之后,不可否认的是,石墨烯踢脚线取暖器带给我的感受是印象深刻的,也是值得称赞的。尤其是在下面三个方面,是其他取暖设备难以达到的。

1、相比于普通取暖器,石墨烯取暖器“更节能”

目前大多数石墨烯踢脚线取暖器,都配备了变频温控模块,意味着当室内温度达到设定温度之后,它就会以低功率的状态维持运转。而石墨烯本身导热性能比较突出,所以能够在短时间内达到设定温度,进而体现出它的节能优势。

2、升温速度快,舒适度较高

上面我提到过,石墨烯的导热系数高达5300W/mK,而金属铝材的导热系数仅在200W/mK左右,即便是铜材料,导热系数也不足400W/mK。这就意味着在同一时间内,单位面积的介质上石墨烯的升温最快,以我家的石墨烯取暖器为例,真的可以达到20分钟升温10℃的效果。

说到底,普通铜铝以及陶瓷发热体在开机后只能缓慢升温,而石墨烯由于电热转化率高达99%,所以“速热”能力很强。

3、石墨烯老化衰减慢,使用寿命长

由于石墨烯这种材料本身的物理和化学性能,决定了它“衰减慢”的特点,所以这种涂层了石墨烯材料的踢脚线取暖器,相比于传统的取暖器,使用寿命更长。

当然也意味着能量损耗更低。

所以在合理使用的前提下,石墨烯踢脚线取暖器,并不能成为真正的“电费刺客”。

除了上面这些特点之外,

石墨烯踢脚线取暖器也还具备一些常规的优势,比如:

①不占空间;②可以随意挪动且即开即用;③无噪音,不影响睡眠;④可以热食材、烘衣服;⑤空气不干燥……

说到这里,相信大家已经对“石墨烯踢脚线取暖器”有了新的认知。

对于这种取暖器,你有什么看法呢?欢迎在下方互动评论!

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