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石墨烯取暖器到底省電嗎

科技 更新时间:2024-12-19 07:15:56

本期文章就說說“僞科學”石墨烯取暖器的優缺點,什麼是石墨烯咱們暫且不提,就先說說這個所謂的“石墨烯取暖器”的優缺點。

石墨烯取暖器到底省電嗎(不了解石墨烯取暖器的優缺點)1

石墨烯取暖器的優點

石墨烯可不是一般的材料,它有一個賊拉厲害的特性,那就是“導熱性能”好,可能直接說好,很多人也感受不到。那我們做個比較吧,假設普通金屬的導熱性能是“1”,那麼石墨烯材質制成的“取暖器”導熱性能就可以達到“50”,甚至是“100”的程度,也就是說從導熱性能上講,石墨烯取暖器的導熱性能要比普通取暖器好100倍。按照現在室内供暖的設施來看,如果取暖器的導熱性能較好,那是有助于節約熱能、提升效能的,而這也是石墨烯取暖器的最大賣點。

而且這些制造商還賦予了“石墨烯取暖器”一些其他功能,比如結構創新、兩檔調節等等,總之石墨烯取暖器的各方面性能都要比“傳統取暖器”強,而且是非常強。

石墨烯取暖器的缺點

按照這些制造商的說法,石墨烯可是世界上所有國家最受關注的一種材料之一,這是普通玩意麼?這可是高科技,可是世界頂級的科學實驗室在研究的東西,那肯定價值不菲啊。

所以,石墨烯取暖器最大的缺點就是一個字“貴”,比普通取暖器貴,而且貴很多。至于我為什麼這麼說,後面的文章我會說到。至于貴在哪,為什麼貴,看完就見分曉。

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石墨烯的來龍去脈

說起石墨烯,不得不提一下石墨,像鉛筆、墨汁、黑漆、油墨、人造金剛石等,都需要用到石墨,而石墨烯就是從石墨中用了特殊的方法提煉出來的,它屬于“二維碳材料”。

之所以加雙引号,這裡提示一下, 咱們現在的世界是三維世界,而這個石墨烯材料卻是“二維碳材料“,貓膩就在這了。

石墨烯(Graphene)是一種以sp²雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料 。

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數據來自網絡

既然提到了石墨烯取暖器,那咱們就隻關注它的“導熱性能”,目前市場上公認的導熱性能最好的材料就是銀,但銀太貴了,大多采用銅制的導熱部件。銅的導熱率是401W/mK(如上圖),而石墨烯的導熱率是5300W/mK,這相差了10倍不止。如果取暖器采用的導熱金屬是普通材料,導熱性能相差100倍以上也是有可能的。也就是說“真正的石墨烯取暖器”的确是比傳統取暖器好。

但這些取暖器的制造廠家,真的有能力制造石墨烯,并且把石墨烯應用在取暖器領域麼?

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石墨烯是如何被制造的

石墨烯實際上是從石墨中提取出來的,石墨烯可以理解為”石墨薄片”,是2004年由英國的兩位科學家(曼徹斯特大學的 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov )發現的。他們先是用一種方法從石墨中分離出石墨薄片,然後再将薄片的兩面貼上特殊的膠帶,撕開膠帶,然後循環操作,直到膠帶上僅存“一層碳原子”,而這層由碳原子構成的薄片就是“石墨烯”,據說他們因為此項發明,還獲得了2010年的諾貝爾物理學獎。

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随着石墨烯的發現,人們也研究出了很多制備石墨烯的方法。而我國目前的石墨烯應用場景主要集中在“石墨烯有機太陽能電池”方面。

“制備石墨烯”的方法有機械剝離法、氧化還原法、取向附生法、碳化矽外延法、赫默法、化學氣相沉積法等等。

但不管是哪一種方法“制備石墨烯”,它的成本都是極其高昂的,而且石墨烯還有單層石墨烯、多層石墨烯之分,多層石墨烯之間的塗層也是很難弄得。

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取向附生法圖解(來自網絡)

可能這麼說有很多朋友感受不到石墨烯的制備有多難。咱們以“取向附生法”為例(如上圖),簡單的說一下。取向附生法是在高溫的環境下制備石墨烯的,先是将“讓碳原子在1150℃下滲入钌”,然後冷卻到850℃,而之前吸收的碳原子會浮到钌表面,這就形成了完整的“單層石墨烯”。

而這種極端的制造環境,根本不是一般的工廠能夠量産的,光是這條生産線的建造就要花費海量的資金。

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傳說中的石墨烯内褲

僞科學“石墨烯取暖器”就是扯淡

鋪墊的也差不多了,接下來說說“石墨烯取暖器”到底是不是真的。前文中說了石墨烯最初“制備的方法”,那麼就意味着石墨烯單晶片的厚度會非常的薄。

有多薄呢?以頭發絲為例,單層石墨烯的厚度為為0.35nm,也就是說20多萬層的石墨烯厚度才與頭發絲相同。

那麼問題來了,一般的取暖設備的厚度最少也得以mm為單位,又是怎麼把這麼薄的石墨烯材料制成“導熱材料”的?雖然制備石墨烯技術已經很成熟了。但據我所知,哪怕是用石墨烯材料制造一條内褲,它的成本都不會低于10億人民币。是的,你沒看錯,這還是保守估計。

如果用石墨烯材料制造一台石墨烯取暖器,估計價值得超過一百億人民币以上,試問又有什麼樣的家庭能夠買得起?又有哪家企業會制造這類雞肋産品?哪怕隻有電熱闆或散熱闆使用石墨烯材料制成,其成本也是以“萬”為單位的,而且還是僅為0.35nm厚度,薄薄的一層。

前文中提到了“石墨烯取暖器”的缺點是“貴”,大緻的去網上搜了一下,石墨烯取暖器最少比普通的取暖器貴三倍以上,而這些取暖器有一個極其有意思的地方,标注商品“長尾關鍵詞”時寫上了石墨烯,但取暖器的材質上寫的卻是“碳晶或矽晶”,而專利也隻字不提“石墨烯”的事。

前文中提到了“二維碳材料”,也就是說如果将多層石墨烯材料疊加在一起,中間是必須做塗層、隔層的,這個技術也是難以突破的地方,雖然有很多辦法解決,但成本高的吓人。要疊加到一定的厚度,那個是要了老命了。

如果不加塗層,那不叫石墨烯,叫石墨。

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圖一

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圖二

有一些商家明目張膽的貼出了“專利證書”“,但這個專利證書與石墨烯技術或材料沒有任何關系,完全就是噱頭。如圖一所示,我去咨詢了某網店商家,問了一些尖銳的問題,商家都不知道怎麼解釋。如圖二所示,直接将話題引開,說了其他的。

這些所謂的石墨烯取暖器,其本身材質都是鋁或銅,或者是其他導熱性能較好的材料,而其中所謂内置的碳晶闆或矽晶闆,與石墨烯完全是兩回事。

那些大多數聲稱自己使用了石墨烯材料或者石墨烯技術的取暖器,除非能夠拿出相應的專利,不然就都是騙子。拿出的專利也要注意看,碳晶、矽晶與石墨烯是兩回事,差好幾個十萬八千裡呢。

文中貼圖乃真實咨詢聊天記錄,為了不損害商家利益,也就不貼全圖了,各位别被“石墨烯取暖器”這種“僞科學産品”騙了就好。借着文章末尾提一句,石墨烯内褲也是騙局,根本沒有那麼神奇。

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