石墨烯取暖器优点有哪些(石墨烯取暖器的缺点)

石墨烯电暖器、碳纳米管电地暖、空空气源热泵...

这些黑科技在冬天带来不一样的温暖。

◎本报记者陈

立冬节气过后，气温持续走低，各种取暖设备“黑粉登场”。如今，除了取暖的“老三样”——暖气、热水袋、电热毯，我们身边还有一些科技感很强的“取暖神器”，比如石墨烯电暖器、空空气源热泵等。它们逐渐从实验室进入寻常百姓家，不仅可以帮助我们抵御寒冷，而且更加低碳环保。

石墨烯电暖器:加热不用等，打开就能加热。

有一种感冒叫“南方的冬天”，对于没有全面集中供暖的南方来说，电暖器绝对是冬天的必需品。

几年前，石墨烯对于普通人来说还是实验室里的一个“高冷”名词。现在石墨烯已经用在加热器上，成为市场新宠。

资料显示，被誉为材料界“黑金”的石墨烯是目前已知的最薄、强度最大、导电导热性能最好的新型纳米材料。天津化工大学教授张生在接受科技日报记者采访时表示，无缺陷单层石墨烯的热导率高达5300 W/m度(热导率的单位)，是目前热导率最高的碳材料。

此外，石墨烯具有极高的电热转换效率，通电后可将99%的电能转化为热能，功耗低。石墨烯电暖器由于其良好的导电性和导热性，具有极高的加热效率，无需等待即可立即开启加热。

与传统的加热系统相比，石墨烯在发热时还能释放出直径8到14微米的远红外线，将热量输送到各个房间。这种远红外线对人体是无害的，它会像阳光照射在人体上一样使人感到温暖。

值得一提的是，由于石墨烯材料很薄，可以做成发热膜贴在地板上，实现室内自然均匀升温空。此外，还可以做成大众化的踢脚线取暖器，不仅“颜值”高，而且在狭小空的房间内移动方便，不占用大空的房间。

碳纳米管电地暖:能将99.8%的电能转化为热能。

现在北方很多城市都完成了从暖气片到地暖的设备升级。而在没有完全实现集中供暖的南方地区，安装电地暖成了“怕冷的人”的选择。

但目前市场上的电热地暖多采用发热电缆和碳晶(石墨粉/短碳纤维)制成，大多存在能耗高、安全性差、功率衰减严重等问题，后期的维护和使用费用让很多人望而却步。但随着碳纳米管技术在电地暖中的应用，南方安装地暖的问题有望得到解决。

“碳纳米管和石墨烯都是碳材料‘大家族’的成员，但与平面结构的石墨烯不同，碳纳米管主要是由碳原子以六边形排列而成的管状结构。在几何层面上，碳纳米管可以看作是由若干层石墨片沿同一轴线缠绕而成的空芯管，按管壁层数可分为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管。”南开大学化学学院研究员牛志强表示，正是由于这种结构特征，碳纳米管在硬度、韧性和稳定性方面表现出优异的性能。

资料显示，1991年首次发现碳纳米管。具有优异的强韧化特性，与高分子材料复合后稳定性高，电性能优异。结合独特的封装技术和电极连接方式，可以大大提高电地暖的稳定性和安全性。

通常电地暖厂家会在导电材料上涂覆碳纳米管浆料，使碳纳米管重叠形成平面导电膜结构。同时，在碳纳米管导电膜的两面镀上金属电极，形成碳纳米管平面热源。通电后，碳纳米管会以远红外线的形式释放能量，形成受热均匀的平面发热体，从而产生大量热量，并以远红外线的形式向外释放。

在此过程中，碳纳米管的电热转换效率高达99.8%，其远红外转换效率可达83%。此外，由于碳纳米管电地暖采用远红外线加热，而远红外线不加热空气体，其辐射距离有限，因此可以将热量牢牢“锁定”在人体活动的近地面范围内，从而达到高效节能的效果。

空空气源热泵:运行时无明火，无废气排放。

过去很长一段时间，中国农村地区普遍使用烧煤取暖。但由于使用的燃烧材料没有经过清洗，而且空排放量低，给环境带来了一定的污染，影响了人们的身体健康。为了改善生活环境，中国北方许多农村地区都在积极推广燃煤清洁取暖。

“在煤变清洁能源的过程中，空空气源热泵供暖备受关注。”天津市建筑设计规划研究院建筑工程师冯在接受科技日报记者采访时表示空空气源热泵由压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器组成。以源源不断的空燃气为热源，只需要少量电能驱动(通过压缩吸收空燃气中的热量来加热)，就可以满足农村地区的各种取暖需求。

由于空空气源热泵以空燃气的热能为主要能源，因此空空气源热泵的节能效果是普通电热设备的3倍左右。与燃煤、燃气锅炉等传统供暖方式相比，空空气源热泵可节能30%左右。

"此外，空空气源热泵是一种安全环保的供热设备."冯说，它工作时没有明火，没有废气排放，不仅大大降低了火灾、爆炸、中毒等事故发生的可能性，而且减少了污染物的排放，提高了空气体的质量。

同时空空气源热泵运行非常稳定，完全不用担心会突然“罢工”。与太阳能相比，空空气源热泵没有“视天气而定”的缺点，阴天或下雪天都能正常运行。目前新一代超低温空空气源热泵已经可以适应零下25摄氏度的低温环境。

PTC陶瓷加热器:小巧便携，防水。

虽然冬天南方气温可能没有北方低，但是寒冷的天气也深入骨髓，尤其是湿冷的环境，让人洗澡的时候都想把“小太阳”贴在身上。近年来，PTC陶瓷(正温度系数陶瓷)发热技术实现了每个人随身携带“小太阳”的愿望。

" PTC一般指正温度系数大的半导体材料或元件."相关专家表示，它可以根据身体的温度调节电阻，使温度恒定在设定值。在中小功率模式下工作时，PTC具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响小、自然寿命长等传统发热元件无法比拟的优势。

PTC陶瓷是一种电子陶瓷，由高纯钛酸钡混合铌、铋、锑、铅、锰、硅等氧化物，在1300-1350摄氏度烧结而成。它的电阻在常温下很小，但当温度上升到一定值时，它的电阻会突然增大千倍甚至百万倍；随着温度的下降，电阻会恢复到原来的状态。

PTC陶瓷制成的便携式加热器是迷你的，只有小型电风扇的大小。它利用内置风扇吹空气流通过PTC陶瓷加热器实现加热，送风柔和，升温快，具有自动恒温功能。同时，PTC陶瓷取暖器具有防水功能，适合在浴室使用。

另外还配有限温器，风扇风口堵塞时能自动切断电源。同时，加热器还具有电子防倾倒保护功能，倾倒时可实现自动断电保护。

(科技日报)