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近距离|产学研合力,石墨烯商业化突破再加速

发布时间:2022年08月02日    来源:宣传处,北京科技创新促进中心                          字体:                          

  烈日炎炎、酷暑难耐,奋战在防疫一线的朝阳区双井街道的部分医护工作者和志愿者,收到了一件特殊的马甲。外表看起来与普通马甲无区别,却是一款石墨烯抗菌降温液冷服。它一方面利用迷你水泵通过衣服表面网格状水通道结构中的水循环带走身体热量;另一方面利用石墨烯材料本身具有的高散热性实现快速散热,让穿着者感受到长效低温。

  石墨烯抗菌降温液冷服的研发企业是位于中关村软件园内,由北京石墨烯技术研究院孵化的“专精特新”高科技企业——北京创新爱尚家科技股份有限公司(以下简称“爱家科技”)。在产学研的合力推动下,过去存在于实验室的前沿科学材料的石墨烯,不断推陈出新进行商业化和产品化探索,取得了丰硕的成绩。

  专注石墨烯开发

  石墨烯是碳材料家族的一员,是目前发现的一种最薄、最坚硬、导电导热性能最好的新型纳米材料,具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有广泛的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料,也被称为“黑金”和“新材料之王”。

  

  石墨烯抗菌降温液冷服

  北京石墨烯技术研究院是由中国航空发动机集团和北京市政府共同发起设立,是专门从事石墨烯创新技术研究及产业孵化的新型创新主体,重点突破石墨烯材料关键共性技术,培育石墨烯先导产业和新材料支柱产业。

  在北京石墨烯技术研究院的推动和支持下,爱家科技在技术上快速迭代,经过近10年的探索,已成长为业内知名的石墨烯热管理技术方案提供商,并为医疗健康、新能源车、建筑取暖、航天航空等诸多领域提供综合解决方案。

  2020年,在北京市科委、中关村管委会支持下,爱家科技承担了科技冬奥“低温环境石墨烯智能发热产品及热力保障应用”重点课题专项研发工作。在冬奥赛场上的服装服饰、冬奥特许商品、加热座椅、地毯、赛场专业设备低温保护等多个方面,实现了石墨烯低温柔性发热保障功能,彰显了北京企业科技创新的独特力量。

  技术推动产品迭代

  爱家科技品牌总监任美霖介绍,以前的石墨烯材料虽然能解决发热问题,但透气性能不佳,穿着者体验感很差,在特殊环境中甚至可能出现低温灼伤的风险。为了解决石墨烯发热时的透湿透气问题,爱家科技研发了第一代石墨烯发热新材料AIHF,经过40万套产品检验,效果明显,取得了良好的市场反馈。

  承接了“科技冬奥”课题后,爱家科技又从环保性、节能性和使用效果等多方面考虑,研发出无基材的第二代AIHF材料。该材料用石墨烯和碳纳米管纳米合成湿法成型,具有方阻低、材料薄的特点,可以做像棉布一样薄软,也可以用24V安全低电压驱动,导电导热性能更佳。这次技术升级打破了很多应用局限,比如尺寸形状不再受限制,在弯折≥20000次,机洗≥50次的前提下,产品性能不衰减,使用寿命更长。

  

  石墨烯保温技术应用于冬奥主席台保暖

  在发热产品之外,爱家科技积极推动石墨烯产品“散热降温”应用。利用石墨烯优良的散热性能做降温应用开发,不到半年时间,石墨烯抗菌降温液冷服上线,并在材质和设计上进行多次调整。

  石墨烯产品大放异彩

  借力冬奥,石墨烯产品大放异彩。爱家科技董事长陈利军介绍,未来石墨稀在穿戴类产品、新能源车、清洁双碳、家居健康等诸多领域都具有良好产业应用和技术推广机会。

  例如基于发热穿戴产品,爱家科技将推出一款空气加热马甲,用空气阻隔外界寒冷,同时利用石墨烯做好热能补偿,达到轻便温暖的效果,冷热环境自由切换,收纳也不占空间,很适合户外、旅行爱好者的需求。

  

  应用于智能穿戴监测的石墨烯传感器

  新能源车冬季续航和能耗控制受制于电池化学属性,尚有不小的技术瓶颈,石墨烯技术的应用有望改变这种困境。陈利军透露,爱家科技系列产品计划作用于新能源车加热座椅、方向盘、地垫、扶手,甚至电池组保温包,可实现比现有新能源车节能30%以上。目前已有品牌车型正在进行配适实验。

  在居家生活、建筑工程、智慧城市建设等领域,石墨烯具有超薄、可置于地板下不占用房间高度,同时环保低能耗等特点;远程智能温控系统还能实现分区供暖、能耗数据统计等功能,目前已经运用于旧房改建、公寓改建等项目中,市场反馈良好。

  此外,在居家生活与大健康领域,应用石墨烯技术的多功能加热毯、加热地毯、发热护颈护腰等产品具有较高的健康理疗和安全舒适属性。

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