石墨烯技術在發熱墻紙中的應用

房濤榮

摘 要：墻紙作為裱糊墻面的室內裝飾材料，在進行住宅以及辦公室室內裝飾時使用較多。石墨烯是最近幾年才出現的高科技納米材料，那么，怎樣才能將兩者完美的結合在一起，以制造新型壁紙，進而達到室內墻壁自發熱效果，給人們創造舒適、安全、環保的室內生活環境。

關鍵詞：石墨稀；發熱墻紙；優勢；應用

1.石墨烯技術的概念

我們應該都聽說過石墨烯技術，最早使用石墨烯的國家是英國，石墨烯是一種由碳原子結構組成的物體，是通過化學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二維材料，將其稱之為單原子石墨層。曼徹斯特大學的科學家AndreGamm和KonstantinNovoselov是最早通過微機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，石墨烯技術近年來發展迅速，已經在許多行業中占據了一席之地。

石墨烯是最近幾年才出現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，由于其獨特的輕薄特點，使其在新型材料中獨樹一幟，現階段，其在智能設備領域應用較為廣泛，如手機屏幕和薄膜電池，與此同時其在發熱墻紙中的應用更為簡單，僅僅只需要三至五伏的電壓就可以產生超過50攝氏度的高溫，它所使用的則是鋰電池發電的原理，將化學能轉化為電能，將其與其他一些加熱材料相比較發現，石墨烯技術是制造發熱墻紙時使用的的主要技術，具有許多優點。

2.石墨烯技術應用于發熱墻紙的優勢

2.1環保，節能，安全可靠

石墨烯技術具有超級強的導熱性和高效率，使用該技術制熱，通常幾秒內就可以實現，電熱轉換率差不多為100%，與傳統的電熱效率相比，其電熱效率幾乎提升了一半，同時，因為壁紙面積通常較大，可以起到一定的保暖效果，此外，它具有快速散熱的優點，不會因為電熱能集結而發生火災，與此同時，由于石墨烯加熱器內置于壁紙內部，因此表面溫度會受到限制，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，更能根據每個家庭的不同需求而使用不一樣的設計風格，同時，發熱墻紙通常使用的是輻射式散熱方式，完全沒有噪音。最重要的是因為石墨烯結構特殊，其能夠輻射適合人體的遠紅外光波，醫學上將其被稱為生命光波，它可以促進人體的新陳代謝，并可以起到保健理療的作用。

2.3可以有效利用智能設備的特性來收集數據

使用石墨烯技術制造而成的墻紙，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變形，與此同時，發熱墻紙可快速吸收室內水分，去除空氣中的濕氣，改善家居環境，避免房間內的衣服潮濕、發霉，降低濕疹發病率。在我國科學技術快速發展的今天，我們可以通過手機進行聯網操作，將外部智能溫度控制裝置與手機APP相連接，收集大量數據，并將這些數據編輯進健康檔案內，以實現溫度的有效調節以及控制，并通過APP遠程控制該外部智能溫度控制裝置，簡而言之就是說，石墨烯技術可以輕松連接手機，便于操控，可自動調控，滿足節能環保要求。

石墨烯發熱壁紙的主要構造包含壁紙自身、EVA膠片膜層、橡膠條以及石墨烯發熱膜層等，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，由于石墨烯超級輕，因此具有較小的磨損限制，這樣的發熱墻紙肯定會讓所有人滿意，與此同時，石墨烯也可以將LED照明系統設置在發熱墻紙上，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。

因為石墨烯具有上述優點，因而，在壁紙行業以及取暖行業將會得到廣泛使用，由于石墨烯可以在幾秒內極速提高室內溫度，同時還能保證室內溫度恒定且發熱面的高度均勻，石墨烯的環保節能以及高科技特性將成為多數投資關注的焦點。

3.石墨烯技術在發熱墻紙中的應用

3.1石墨烯發熱壁紙所使用的技術背景分析

使用石墨烯技術制造而成的發熱墻紙是一種常用于建筑行業的墻紙，目前，使用石墨烯進行了發熱墻紙的多種設計，并根據石墨烯的發熱原理設計了發熱墻紙。設計過程中，應綜合考慮各種設計要素，比如，讓石墨烯的熱能集中在墻壁上，在操作期間，室內的熱量很有可能存在不均勻或者不能集中發散的情況，在使用過程中也有可能引發火災，因此，設計過程中，必須充分考慮這一問題，避免發生火災。

3.2研究墻體與石墨烯的結合工藝

現階段，一些設計公司根據石墨烯技術所設計的發熱墻紙僅占空調體積的1/3，但在取暖過程中，其會給人們帶來極大的舒適感，這點明顯比優于地暖。研究石墨烯發熱墻紙運用的原理是利用化學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移到PET或PVC等化學材料上，最后作用于電極上，最后形成石墨烯加熱膜。在具體的應用過程中，在石墨烯的薄膜運行過程中則會形成均勻的電阻層，并且石墨烯膜在220V的加熱介質中被充分加熱，此過程中所使用的發熱條件是通過釋放紅外線的方法來完成。目前，石墨烯發熱墻紙通常由三種材料組成，即：保溫層、發熱膜以及墻紙，另外，使用期間，將會為石墨烯發熱墻紙配備外部智能溫度控制裝置，可以通過APP遠程控制該裝置。

3.3技術實現要素

在具體的應用過程中，研究實用新型的目的是制造石墨烯發熱墻紙，以解決應用該技術時可能出現的問題。石墨烯發熱墻紙，其主要包括壁紙自身、EVA膠片膜層、橡膠條以及石墨烯發熱、導熱、防水等膜層，同時還包含裝飾紙、空氣循環膜層以及第一、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、石墨烯發熱膜層、第二阻燃膜層、導熱膜層、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，石墨烯發熱膜層通常設置于第一、第二阻燃膜層之間。

第一、第二阻燃膜層所使用的材質是一樣的，同時，二者均屬于A級防火膜，并且第二阻燃膜層上方的導熱薄膜層是由質地較為柔軟的導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薄膜，防水膜層以及裝飾紙之間的空腔通過空氣循環薄膜的通氣孔與室內空氣連通，并在墻紙自身低部開設充氣孔，另外，還需要使用輸氣管將充氣孔與外部設置的鼓風機連接在一起，同時還需將石墨烯的發熱膜層與外部溫度控制裝置以及電源連接在一起。用于空氣循環的膜層使用的是玻璃絲布，同時還需在該模層上設置4-5個透氣孔。與現有技術相比較，該墻紙使用的是新型的自發熱墻紙設計方法，結構較為簡單，其主要是通過不斷的向充氣孔內充氣，讓墻紙空腔內產生的熱量通過空氣循環膜上設置的透氣孔散發至室內空間，以防止熱量大量堆積于墻體，提高了發熱效率，墻紙的發熱層安裝在第一、第二兩個阻燃膜之間，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。

結束語

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

參考文獻：

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