看到這幅在“反復(fù)橫跳”的藝術(shù)畫了嘛?
沒錯(cuò),聰明的人大概已經(jīng)看出來了,整幅畫都是用特殊的感溫顏料制成的。
這幅畫的畫布可非常不簡(jiǎn)單,是用一種納米級(jí)的量子材料——碳納米管薄膜制成的。
而且這種碳納米管薄膜除了應(yīng)用在鋰電池、航天、仿生機(jī)器人領(lǐng)域,其實(shí)也可以應(yīng)用于服裝、家居用品、理療、戶外等保暖加熱裝備中。
說到這小伙伴們可能想問了,那它到底是個(gè)啥?長(zhǎng)啥樣?有啥用?
首先,我們來說說碳納米管薄膜,它是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料,主要是由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成單層到數(shù)十層的同軸圓管,重量輕并且具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。
簡(jiǎn)單來說,它是由石墨烯片層卷曲而成,更直觀一點(diǎn),就像是一層卷起來的蜂窩。每平方米碳納米管薄膜中就包含500億+根碳納米管,但它的重量?jī)H5克,厚度5微米,也就相當(dāng)于頭發(fā)絲的1/10。
這已經(jīng)是薄到肉眼看不見語言形容不了的程度了。。。
但這么薄,會(huì)不會(huì)質(zhì)量很差?做成服裝或家紡產(chǎn)品一洗就爛?
下面我們來個(gè)實(shí)驗(yàn)暴力測(cè)一測(cè)～
1.加水機(jī)洗,熱性能依舊出色
我們把帶有連接線的碳納米管薄膜加熱組件放進(jìn)了專用的洗衣機(jī)里。
講真,還真有那么點(diǎn)提心吊膽,這玩意兒薄成這樣,軟成這樣,能扛造嗎?
一段長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘的翻騰、攪拌、轉(zhuǎn)動(dòng)后,結(jié)果來了——
它不但外觀絲毫沒有變化,甚至烘干之后,當(dāng)我們?cè)俅未蜷_布料上連接的加熱開關(guān),它依舊能夠正常加熱升溫。
神了!
這塊碳納米管薄膜不僅比絲綢還輕薄柔軟,它的材料韌性剛性都非常出色。
資料顯示,碳納米管這種材料是目前彈性模量最高的材料。所謂的彈性模量,你可以理解為韌性、可拉伸但不變形的特征。
用專業(yè)術(shù)語來說,碳納米管薄膜的彈性模量約等于1TPa。那1TPa的概念是什么呢?
舉個(gè)例子,金剛石的彈性模量是11x10^5 MPa,而橡膠的彈性模量在6MPa。而TPa 、GPa 、MPa之間的換算是這樣的:1TPa=1000Gpa,1Gpa=1000Mpa。
此外,碳納米管薄膜有非常優(yōu)秀的電學(xué)性能,電熱轉(zhuǎn)化效率高達(dá)99.5%。它的熱能傳輸通道大,又緊貼加熱體表面,省去大量空間減少無效加熱面積,也降低了能耗,可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)加熱。
這個(gè)速度,可以開始期待用它制成電熱毯和保暖服了。
筒子們,寒冬保命神器蹲一波!
2.融化黃油,整片均勻加熱
除了前面的特征,碳納米管這種量子材料具有非常大的長(zhǎng)徑比以及良好的傳熱性能,所以沿著長(zhǎng)度方向的熱交換性能很高;而且它的熱輻射能比例高達(dá)60%以上。理想情況下,元件不僅加熱效率高,加熱均勻性也很不錯(cuò)。
但實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候,每塊材料真的能做到均勻加熱嗎?畢竟,這種小塊小塊的材料,一旦被組合成大塊的被褥、毯子或服裝,加熱的均勻與否會(huì)直接影響實(shí)際體驗(yàn)。
為了搞清楚這一點(diǎn),我們搞了一組香味四溢的“烤黃油”實(shí)驗(yàn)～
將熔點(diǎn)在34度的黃油放在準(zhǔn)備好的幾片碳納米管薄膜上,進(jìn)行融化觀察實(shí)驗(yàn)。
幾塊黃油不只融化速度、時(shí)間保持一致,就連現(xiàn)場(chǎng)不同角度香味飄出來的時(shí)間都是一致的!香得均勻立體,極果君都餓了。。。
3.恒溫加熱,毛鱗片閉合使用安全
說到加熱性能,就不得不再多聊碳納米管薄膜材料在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)應(yīng)用中需要面對(duì)的另一個(gè)問題——安全性。
尤其是冬天很多加熱類產(chǎn)品,雖然溫度都號(hào)稱是“親膚”級(jí)別,但實(shí)際使用的時(shí)候,一旦使用不慎,很容易造成低溫燙傷。
為了驗(yàn)證碳納米管薄膜材料加熱組件加熱后的安全性問題,我們來了一組“頭發(fā)毛鱗片”加熱實(shí)驗(yàn)～
通常來說,在52度及以上的高溫狀態(tài)下,我們頭發(fā)的毛鱗片是會(huì)打開的。
所以,我們把頭發(fā)絲放在碳納米管薄膜材料加熱組件上,觀察它在加熱狀態(tài)后毛鱗片的開合情況。
左邊是碳納米管薄膜材料加熱組件上加熱“烤”過的頭發(fā)毛鱗片,右邊是吹風(fēng)機(jī)高溫吹過的頭發(fā)毛鱗片。
可以看到,在碳納米管薄膜材料加熱組件上加熱過的毛鱗片依舊平滑閉合。
這就不得不提到,我們所使用的這組由捷迪納米生產(chǎn)出來的碳納米管加熱組件,采用了高精度熱敏電阻作為溫度傳感器,不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱系統(tǒng)溫度的精準(zhǔn)監(jiān)控,還能夠確保溫度精確溫差偏值≤2度。
我們?cè)谝曨l中也能看到,加熱組件上有一個(gè)圓形的控制器,其中包含了有過流、短路、過溫3重防護(hù),能夠有效避免燙傷。
通常來說,各種高科技材料,除了擁有各種出色的性能,還會(huì)有一個(gè)共性——造價(jià)可不菲。
因?yàn)橹苽涮技{米管薄膜的尺寸都在厘米級(jí),因?yàn)橹谱鞴に囀謴?fù)雜。所以別看它輕又薄,其實(shí)它十分稀有昂貴。
需要提到的是,目前碳納米管的形態(tài)有粉末、薄膜、漿料,可以做得更薄、更輕,可以彎折,但是它的制備過程卻是有著重重阻礙。
首先,雖然我們能夠得到碳納米管這種量子材料,但是由于它的某些制備方法得到的碳納米管生長(zhǎng)機(jī)理不明確,所以不能做到任意調(diào)節(jié)和控制它的結(jié)構(gòu);
其次,催化劑顆粒的大小、碳源的種類、溫度等都會(huì)影響到碳納米管的產(chǎn)量和質(zhì)量。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前全球碳納米管生產(chǎn)企業(yè)超百家,生產(chǎn)能力超萬噸/年。但絕大多數(shù)企業(yè)都把它應(yīng)用在高精尖行業(yè)設(shè)備上,民用級(jí)別的應(yīng)用少之又少。
以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)為例,天奈科技、德方納米、道氏技術(shù)等的碳納米管企業(yè)的經(jīng)營(yíng)中心均以鋰離子電池核心材料研發(fā)為主。
他們所生產(chǎn)出來的碳納米管薄膜最多的應(yīng)用就是新能源汽車中的鋰離子電池;其次,就是仿生機(jī)器人領(lǐng)域,碳納米管薄膜生產(chǎn)的聚合物器件彌補(bǔ)了傳統(tǒng)材料的不足。
還有就是我們所使用的相機(jī)傳感器、一些電子產(chǎn)品中精密的電子元件也開始使用碳納米管材質(zhì),在航天制造材料中也能看到它的身影。
我們能看到,其實(shí)大部分廠商的研發(fā)都很少涉及民用產(chǎn)品,我們此次實(shí)驗(yàn)中材料和成品提供者捷迪納米科技不僅做到了將這種碳納米管薄膜批量制備,并且廣泛應(yīng)用于智能穿戴中的多個(gè)領(lǐng)域。
說起捷迪納米,就不得不提及它的創(chuàng)始人——全球頂級(jí)碳納米管專家、中科院蘇州納米所副所長(zhǎng)李清文博士。
她帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)攻克了碳納米管薄膜規(guī)?；苽潆y題,并且創(chuàng)造出了獨(dú)有的制備工藝,而且也獲得了多項(xiàng)的國(guó)家專利。碳納米管電熱膜就是以浮動(dòng)催化法制備出來的,柔軟親膚,加熱性能也非常出色。
所以它能夠貼近皮膚來使用,還能根據(jù)使用者的需求來進(jìn)行調(diào)節(jié)溫度,也在市面上推出了羽絨服、電熱毯等服裝、家居產(chǎn)品。捷迪納米還將它應(yīng)用到健康理療中,像電熱護(hù)頸、護(hù)腰、護(hù)膝都能已經(jīng)開始應(yīng)用。
截至目前為止,捷迪納米已經(jīng)推出過多款加熱保溫類產(chǎn)品,還與安踏、李寧、波司登等眾多國(guó)貨品牌合作,推出了越來越多讓我們能感受到滿滿幸福感的新產(chǎn)品。
再說回到碳納米管薄膜在可穿戴領(lǐng)域的應(yīng)用,其實(shí)捷迪納米已經(jīng)讓們真正見到了穿在身上的“納米衣服”。
相信有看過《復(fù)仇者聯(lián)盟》系列的電影的小伙伴們,對(duì)鋼鐵俠在與滅霸作戰(zhàn)時(shí)穿著的納米粒子戰(zhàn)衣Mark 50印象深刻,拳拳到肉的重?fù)粢沧寽绨粤飨铝说谝坏窝?/p>
雖然這只是制作出來的電影特效藝術(shù),但是量子材料——碳納米管薄膜在可穿戴領(lǐng)域已經(jīng)初見雛形,我們是否也有理由相信,在未來的某一天,碳納米管薄膜也將成為我們衣服的新材質(zhì),我們也有可能真的穿上鋼鐵俠的“戰(zhàn)衣”?
免責(zé)聲明：市場(chǎng)有風(fēng)險(xiǎn)，選擇需謹(jǐn)慎！此文僅供參考，不作買賣依據(jù)。
關(guān)鍵詞：
