墨烯电暖器、空气源热泵…… 这些取暖“黑科技”从实验室走进生活

这些黑科技在冬天带来不一样的温暖。

立冬节气过后，气温持续走低，各种取暖设备“现身”。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、空气源热泵等。它们逐渐从实验室走进寻常百姓家，不仅可以帮助我们抵御寒冷，也更加低碳环保。

石墨烯电暖器:不用等温度升高，即开即热。

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，电暖器绝对是冬季必需品。

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。现在石墨烯材料已经应用到加热器上，成为市场新宠。

资料显示，被称为材料领域“黑金”的石墨烯是一种最薄、强度最大、导电导热性能最好的新型纳米材料。天津大学化工学院教授张生在接受采访时表示，无缺陷单层石墨烯的热导率高达5300 W/m-degree(热导率的单位)，是目前热导率最高的碳材料。

此外，石墨烯的电热转换效率极高。通电后可将99%的电能转化为热能，耗电量低。石墨烯电加热器由于具有良好的导电性和导热性，加热效率非常高，不用等温度升高就可以加热。

与传统的供暖系统相比，石墨烯在发热时还能释放出直径8到14微米的远红外线，将热量传导到所有房间。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，由于石墨烯材料比较薄，可以做成发热膜贴在地板上，实现空间自然均匀升温。此外，还可以做成大众化的踢脚线取暖器，不仅价值高，而且在狭小的空间内移动方便，不占用大量空间。

碳纳米管电地暖:99.8%的电能可以转化为热能。

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。

但目前市场上的电地暖大多采用发热电缆和碳晶(石墨粉/短碳纤维)制成，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更是让很多人望而却步。但随着碳纳米管技术应用于电地暖，南方安装地暖的问题有望得到解决。

"Both carbon nanotubes and graphene are members of the' big family' of carbon materials, but unlike graphene with a planar structure, carbon nanotubes are mainly tubular structures composed of carbon atoms arranged in hexagons. On the geometric level, carbon nanotubes can be regarded as hollow tubes formed by winding several layers of graphite sheets along the same axis, which can be divided into single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes according to the number of layers on the tube wall. " Niu Zhiqiang, a researcher at the School of Chemistry of Nankai University, said that it is precisely because of this structural feature that carbon nanotubes show excellent performance in hardness, toughness and stability.

资料显示，碳纳米管最早发现于1991年。它们具有优异的增强和增韧性能，与高分子材料复合后具有极高的稳定性。同时，它们具有优异的电学性能。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。

通常电地暖的生产厂家会将碳纳米管浆料涂覆在导电材料上，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覆盖金属电极，形成碳纳米管平面热源。碳纳米管通电后会以远红外线的形式释放能量，形成一个受热均匀的平面发热体，从而产生大量的热量，并以远红外线的形式释放到外界。

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，而远红外线并不加热空气，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。

空气源热泵:工作时无明火，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。但由于使用过的燃烧产物没有经过清洗，再加上低空排放，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。

由于空气源热泵以空气中的热能为主要能源，所以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，空气源热泵可节能30%左右。

"此外，空气源热泵是一种安全环保的供热设备."冯说，它工作时无明火、无废气，不仅大大降低了发生火灾、爆炸、中毒等事故的可能性，而且减少了污染物的排放，改善了空气质量。

同时，空气源热泵的运行也非常稳定，不用担心会突然“罢工”。与太阳能相比，空气源热泵没有“视天气而定”的缺点，无论阴天还是下雪都可以正常运行。目前，新一代超低温空气源热泵可以适应零下25摄氏度的低温环境。

PTC陶瓷加热器:小巧便携，具有防水功能。

南方的冬天虽然气温可能没有北方低，但冷起来也是深入骨髓，尤其是湿冷的环境，让人洗澡时恨不得把“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，使温度保持在设定值。在中小功率模式下工作时，PTC具有传统加热元件不可比拟的优势，如恒温加热、无明火、热转换率高、受电源电压影响小、自然寿命长等。

PTC陶瓷是一种电子陶瓷，由高纯钛酸钡掺杂铌、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。

由PTC陶瓷制成的便携式加热器是微型的，只有一个小电风扇的大小。它利用内置风扇将空气吹过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，适合在卫生间使用。

另外还配有限温器，当风扇出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。(记者陈)据