赵猛谈石墨烯家居建材小镇

作者: cnpim CNPIM 2020年01月02日

  2019年12月31日,国家石墨烯联盟百企新产品直销中心开业庆典暨庆元旦迎新年优惠酬宾活动在上海永春商贸城隆重举行。国家石墨烯联盟理事长赵猛博士及长三角石墨烯科创城、永春商贸城领导、全体商户共同见证了这一盛事。
  
  国家石墨烯联盟百企新产品直销中心,由联盟及联盟核心企业共同发起创建,旨在为国内石墨烯科技企业前沿技术项目提供孵化平台、前沿创新成果提供传播媒介和展市销售渠道。同时,这些已经或者即将推出的石墨烯在家居建材领域里的新技术、新应用、新产品,也将被大规模集中在一起,形成产学研用金政六位一体的石墨烯家居建材生态系统,不管是石墨烯家居建材商城、还是石墨烯家居建材产业园、石墨烯家居建材小镇,都将在2020年进一步推动中国乃至全球石墨烯商业化应用的进程。
 
  “石墨烯+家居建材应用,这是利用新材料、新技术促进传统行业升级换代的典范,更标志着传统家居建材行业的功能性变革时代已经来临。”赵猛博士在接受专访时如是说。他表示,石墨烯的科技应用及下游产业链发展早已深入诸多产业领域,但到目前为止,石墨烯电池、石墨烯柔性屏等热门话题产品尚未有实质成果落地。而石墨烯在传统家居建材领域的轻应用成果已相对成熟,并广泛应用于人们的日常生活中。
 
  一、石墨烯发热产品
 
  在节能全球化的今天,中国“煤改电”采暖政策大势所趋,石墨烯电热膜供暖具备健康环保、安全舒适、智能控制、无尘静音和低运行费用等优点,是现代供暖方式的新生力量。目前市场上已研发出以石墨烯电暖膜、温控终端、温控APP和云服务平台构成的全屋空间智能电暖管理系统,可为家居行业提供新的空间智能电暖系统解决方案。石墨烯智能采暖,它涵盖了石墨烯远红外地暖、石墨烯璧暖、石墨烯远红外墙画、石墨烯远红外墙裙、石墨烯远红外炕暖、石墨烯床暖、石墨烯远红外移动式取暖器、石墨烯发热地板等。
 
  以石墨烯发热墙纸为例。石墨烯发热墙纸主要由保温层、发热膜、墙纸三层材料组合而成,同时外置智能温控设备,可实现APP远程遥控。石墨烯可以把取暖器做到只有0.5cm厚的墙纸中,将传统笨重的机身变成简约、新颖的家饰。它的工作原理是先利用化学气相沉积法制备石墨烯薄膜,然后利用滚压或者加压的方法实现石墨烯膜到PVC、PET等材料的转移,最后加上电极制备成石墨烯加热膜。主要是通过石墨烯薄膜形成均匀的电阻层,在220V电压的加热下,实现薄膜的加热,石墨烯膜主要通过释放远红外线,实现对空间的加热。石墨烯本身独特的制热原理以及革命性的超薄机身使得它和传统取暖器材相比优势明显:安全阻燃、高效节能、时尚简约、健康理疗、耐热防潮、智能便捷。
 
  此外,石墨烯发热瓷砖也是热门应用。石墨烯发热瓷砖不仅可以让发热砖快速升温,而且散热均匀、1分钟即热,20分钟室内温度可达设定温度,能长时间保持热量不轻易流失。任何一款瓷砖,只要在背面复合石墨烯涂层,配套上温控开关,简单开槽、布线,再按常规铺贴瓷砖工序即可。同时,采用数字温控技术,智能调节温度,操作简单,可分区域、分时段控制,像开关一样控制灵活,在保持室内温度的同时,最大程度节约用电。值得注意的是,石墨烯不仅在瓷砖行业得到应用,在木地板、石材等行业,亦有不少企业正在探索石墨烯木地板、石墨烯大理石等地暖产品,推动瓷砖产品的功能化发展。
 
  近年以来,随着大气污染问题日益严峻,国家对低碳经济的倡导,以及电能发热技术的成熟,以石墨烯地暖为代表的新型节能环保地暖正成为采暖行业的焦点。从技术层面来说,石墨烯地暖其实就是将发热膜埋在地下,加热地板或者瓷砖,用温控器智能控制房间温度,通过地面均匀的向室内辐射的一种采暖方式。石墨烯地暖具有节能、环保、高效、智能的特点,可以满足消费者众多个性化的取暖需求,应用场景广泛,可以用于住宅小区、别墅等家庭采暖,用于办公楼、医院等公共建筑供暖,用于多功能汗蒸房、瑜伽室,还可以应用于养殖、种植、工业等。
 
  二、石墨烯智能窗
 
  国务院在“十二五规划”中,提出要大力推进节能减排,发展绿色建筑。建筑节能行动滞后、能耗高、污染重成为制约我国经济可持续发展的突出问题。而拥有高灵敏度和超低功率消耗特点的石墨烯成为绿色建筑中不可或缺的材料。石墨烯智能窗能够实现透光的按需调节,构建节能、舒适、人性化的工作和生活环境,与传统的窗户相比优点显而易见。
 
  1、具有独特的透光与保温功能:夏季可动态调节太阳光透过率,对透过的光和热量进行控制,有效降低室内温度;冬季可恢复光线与热量的透过能力,阻断室内热量散失;2、与现有建筑门窗相比,综合节能效果提高30%以上,可以有效克服现有Low-E镀膜只能降低辐射而无恢复光照功能的单一缺陷;3、可根据用户需求改变玻璃的颜色与色度,提高环境的舒适性;4、可与传感器相结合实现自动调节,让用户体验与节能效果达到最优化。
 
  三、石墨烯吸附剂
 
  长期以来,国内家居建材产品带来的甲醛污染和危害,成为全民健康的头号公敌,也成为广为诟病的行业痛点问题,无论装修材料、软装配饰、家具板材、家纺用品乃至书籍玩具……甲醛都无所不在、防不胜防。而石墨烯喷剂和石墨烯炭包利用石墨烯的超强吸附能力,使其在家居除醛、净味、防霉、吸湿上广泛应用,具有以下优势:
 
  1、全方位。由稳定元素制作而成的石墨烯炭包和石墨烯喷剂,吸附范围远远优于普通炭包和普通去甲醛喷剂;2、超强吸附力。石墨烯本身的强有力的吸附能力,吸附率能达到70%;3、持续时间更长久。石墨烯由于自身的分子结构特点,韧性更强,使用时间更持久,不会受外物的影响从而改变内部结构。
 
  四、石墨烯涂料
 
  石墨烯涂料应该是发展较为成熟的一项技术,通过添加高品质石墨烯来解决涂膜坚韧性、附着性的问题。石墨烯涂料可以让不锈钢、铝合金的颜色变得五彩缤纷,而且还能耐酸碱、耐腐蚀、抗氧化,加工性能优良,硬度可达到5H,附着力可达到0级,与基材同质。已经可广泛应用于铝合金及金属型材环保涂装,钢构管道防腐涂装,电子三防及散热涂装,玻璃玻纤碳纤节能涂装,家居家具涂装,汽车、港口船舶涂装领域。
 
  1、更环保。石墨烯矿物涂料含有更少的有害杂质和人工合成的化学物质,不会向环境中释放甲醛,苯等污染物,并且还能吸收空气中的二氧化碳;2、快速入住。普通涂料在施工后的干燥时间较长,所需装修工期较长,大部分涂料在涂刷后都需要进行长时间通风,石墨烯矿物涂料在施工过程中具备快速干燥特性,两次粉刷之间间隔短,而且直接免底漆粉刷有效缩短了施工时间;3、更牢固。石墨烯在涂膜中形成一层高附着力、高韧性的纳米层,牢牢将涂料锁在涂刷基质上,避免了普通矿物涂料附着力弱的问题,即便在阳台甚至户外等强紫外线、大温差的地方也能保持超高的稳定性和抗褪色能力。不会因为老化分解,造成漆面褪色,变色,开裂和剥落等现象和二次污染;4、石墨烯网还具有保温隔热反射红外线吸收紫外线的特点,能够让室内温度更加恒定舒适,减少了空调的工作时间兼具节能减排的效果;5、石墨烯矿物涂料特有的电磁屏蔽涂料,可有效滤除电磁波对仪器设备的干扰。
 
  五、石墨烯提升建筑材料性能
 
  石墨烯具有优异的力学性能和独特的二维结构,可用于改善建筑材料微观结构,从而提高其力学性能和耐久性能。石墨烯具有优异的电学和热学性能,还可用于为建筑材料增加导电、导热等多种功能,使建筑材料具有结构-功能一体化特征。石墨烯的加入还可为建筑材料带来结构损伤和应力应变自诊断等智能化功能。目前,该领域的专家普遍看好石墨烯在保温材料、建筑外墙涂料等方面的前景。
 
  六、石墨烯灯泡
 
  现在传统的白炽灯泡已逐步被白光LED所取代,虽然LED照明功耗低、效果好,但价格高,且制作时需要稀土元素作为原材料。在英国,科学家研制出全新的石墨烯灯泡,拥有比LED灯泡更坚固的结构和更低廉的价格,可让灯泡使用时间延长,进一步减少10%的能源消耗。
 
  七、石墨烯乳胶床垫
 
  石墨烯智能发热乳胶床垫,是针对人体睡眠健康全力研发出来的一款石墨烯产品,它将石墨烯新型纳米材料、高密度回弹乳胶、双层3D面料做深度结合,石墨烯远红外促进人体微循环,改善肩颈劳损、肩膀疼痛、腰间盘突出、胃寒胃痛等各种症状,缔造舒适、健康的睡眠新体验。
 
  八、石墨烯制备高强度和高耐性的水泥基材料
 
  石墨烯是目前已知强度最高的材料,比金刚石还坚硬,强度比世界上最好钢铁强百倍;又拥有很好的韧性,且可以弯曲,理论杨氏模量达1.0TPa,断裂强度为130GPa;同时兼具薄、轻,将其添加到结构材料中,能大幅提升复合材料的力学性能。研究表明,石墨烯在制备高强度和高耐性的水泥基材料方面有巨大潜力。将石墨烯片层结构添加到金属、塑料等基体中,可提高复合材料的力学性能的同时,改善材料的热学性能和电学性能。
 
  九、石墨烯EPS墙体材料
 
  石墨烯经过特殊工艺的改性后并与苯乙烯(SM)复合,经过严格的悬浮工艺可生产出改性石墨烯可发性聚苯乙烯。改性石墨烯可用于改善EPS材料的微观结构,获得超低的导热系数,添加在EPS材料中可增加其隔热、强度等多种功能。可应用于墙体外墙外保温、外墙内保温、地暖等。改性石墨烯EPS的优点:
 
  高强度
 
  改性石墨烯聚苯板抗拉强度可以达到0.19Mpa,接近国家标准的两倍。亦即从力学性能上而言,其耐久性大幅提升。
 
  2、低导热性
 
  改性石墨烯聚苯板具有更佳的水气、阻隔及反射太阳光红外线功能,能够有效的保证温度不易散发,具有高于普通聚苯板的保温效果。改性石墨烯聚苯板还具有较高的阻燃性能和较强的抗静电性能。
 
  赵猛表示,在供给侧改革、消费升级的大环境下,传统家居建材企业想要获得稳健且长久的发展,只有不断升级技术,才能制胜未来。而石墨烯作为一个技术的转折点,将在家居建材领域掀起一场革命,深具市场发展潜力。
 
  赵猛谈石墨烯家居建材小镇
 
  据悉,工信部发布的关于组织开展2019年度工业强基工程重点产品、工艺“一条龙”应用计划工作通知中指出:要瞄准新能源储能等国家重大工程和战略新兴产业需要,引导石墨烯产业生产和应用企业及终端用户跨行业联合,拉动产业链上下游供需能力,推进产学研用国际化协同创新,深化产业链协作。
 
  结合此背景,赵猛进一步提出石墨烯家居建材小镇的战略构想。石墨烯家居建材小镇将汇聚政府、资本、产、学、研、用等资源形成合力,以市场需求为导向,采用“一条龙”模式,以石墨烯家居建材终端应用为龙头,着力构建上下游贯通的石墨烯家居建材产业链,推动首批次示范应用,不断增品种、提品质、降成本、创品牌、增效益,走出一条以产业为核心的产城融合示范发展之路,共同为满足人民对美好生活的不断需求、打造健康舒适居住空间、为建设美丽中国作出贡献。
 
  

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