中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日，國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心石墨烯氣凝膠團(tuán)隊(duì)“300米石墨烯氣凝膠氈管道熱防護(hù)”應(yīng)用示范項(xiàng)目正式開工。
圖源：國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心公眾號(hào)
節(jié)約能耗40%，石墨烯氣凝膠氈為蒸汽管道保駕護(hù)航
在蒸汽供應(yīng)企業(yè)運(yùn)輸蒸汽的過程當(dāng)中，將蒸汽管網(wǎng)熱損降低，把蒸汽管道保溫加以優(yōu)化，是需要著重解決的重要問題。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，DN100口徑的蒸汽管道每1000米，因散熱損失浪費(fèi)蒸汽達(dá)1069噸/年，造成直接經(jīng)濟(jì)損失32.1萬元/年(蒸汽價(jià)格按300元/噸計(jì))，且管道口徑越大，熱損失越大。對(duì)于高溫工藝管道或長(zhǎng)輸動(dòng)力蒸汽管道來說，終端用戶對(duì)蒸汽品質(zhì)要求越高，保溫需求越嚴(yán)格。
傳統(tǒng)的解決方案是以硅酸鋁、巖棉等作為蒸汽管道保溫的材料，但是它們易吸水且使用壽命短，隨著環(huán)境溫度和濕度的上升，其導(dǎo)熱系數(shù)也在不斷增加。為滿足不超過規(guī)定的最大允許熱損失量的要求，就需要通過增加保溫材料的厚度及經(jīng)常更換保溫材料來解決這些問題。而較厚的保溫層及頻繁更換意味著材料、運(yùn)輸、施工等成本的增加。
國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心石墨烯氣凝膠團(tuán)隊(duì)為以石墨烯氣凝膠氈作為保溫材料，為蒸汽管道熱防護(hù)提供創(chuàng)新解決方案。石墨烯氣凝膠氈是通過復(fù)合工藝將增強(qiáng)基材與石墨烯氣凝膠復(fù)合而成的新型納米多孔絕熱材料。作為一種新型絕熱材料，它具有低導(dǎo)熱系數(shù)、A級(jí)阻燃、憎水率高、質(zhì)輕柔軟、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，可應(yīng)用于高溫?zé)崃蚬に嚬艿兰霸O(shè)備保溫。
石墨烯氣凝膠氈 圖源：國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心公眾號(hào)
以350攝氏度蒸汽管道保溫應(yīng)用為例，相較于傳統(tǒng)保溫材料，石墨烯氣凝膠的保溫層厚度可減少2/3，節(jié)約能耗40%以上，每公里管道每年可減少二氧化碳排放125噸。不僅可以減少蒸汽熱量的損失以及散熱造成的蒸汽冷凝，提高管道的輸送能力，同時(shí)還可以降低企業(yè)運(yùn)行成本，節(jié)約能源，具有突出的經(jīng)濟(jì)效益。
石墨烯氣凝膠更多應(yīng)用
在管道保溫之外，石墨烯氣凝膠還可以應(yīng)用于電池保護(hù)、建筑保溫、電磁屏蔽和傳感器等領(lǐng)域。
電池保護(hù)
目前鋰電池的工作溫度范圍為-20℃至600℃，若沒有合適的散熱方案，外部加熱、過充、內(nèi)短路等容易導(dǎo)致鋰電池?zé)崾Э兀M(jìn)而可能引發(fā)電動(dòng)汽車起火、爆炸等事故。氣凝膠電芯隔熱片可為動(dòng)力電池?zé)崾Э靥峁┳詈笠坏腊踩谰�，可有效延緩或者阻止電芯熱失控。除用于動(dòng)力電池的電芯之間，還可用于模組與殼體之間、電池箱外部。
建筑保溫
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑全過程能耗主要來自生產(chǎn)和運(yùn)行階段，分別約占50%和46%。因此，無論是生產(chǎn)階段工業(yè)爐體等隔熱保溫，還是運(yùn)行階段墻體、玻璃等隔熱保溫，高性能石墨烯氣凝膠隔熱材料都有非常大的應(yīng)用潛力，對(duì)我國(guó)全方位邁向低碳社會(huì)，實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)具有重要意義。
電磁屏蔽
隨著工業(yè)的發(fā)展，電磁波污染問題逐漸加重。電磁干擾對(duì)通信系統(tǒng)、敏感電子設(shè)備存在有害影響，甚至還會(huì)影響人體身體健康。根據(jù)電磁理論，電磁干擾屏蔽最主要的機(jī)制是通過阻抗反射輻射，通過介電介質(zhì)或者磁損耗來減弱電磁波能量。因此，導(dǎo)電性較高的材料通常具有較好的電磁屏蔽性能。石墨烯氣凝膠其內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)、具有極好的導(dǎo)電性和高比表面積常被用于制作電磁屏蔽材料。
傳感器
石墨烯氣凝膠具有獨(dú)特的三維多孔結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到外力作用時(shí)，其內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致電阻或電容等電學(xué)特性發(fā)生改變。這種特性使得石墨烯氣凝膠能夠?qū)ξ⑿〉膲毫ψ兓龀鲮`敏的響應(yīng)，可用于檢測(cè)微小壓力，比如在醫(yī)療領(lǐng)域中檢測(cè)人體的脈搏、血壓等生理信號(hào)；在電子設(shè)備中檢測(cè)按鍵的按壓力度等。
石墨烯氣凝膠質(zhì)地輕盈、柔韌性好，可以與柔性基底相結(jié)合，制備出可穿戴的壓力傳感器。這種可穿戴傳感器能夠貼合在人體皮膚表面，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如跑步、跳躍、行走時(shí)的腳部壓力變化，以及手指彎曲、關(guān)節(jié)活動(dòng)等動(dòng)作產(chǎn)生的壓力變化，在運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、智能健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。
參考來源：
國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心，成果應(yīng)用｜節(jié)能40%！石墨烯氣凝膠氈管道熱防護(hù)應(yīng)用示范項(xiàng)目開工
楊康博等，石墨烯氣凝膠的應(yīng)用研究進(jìn)展
喬文明團(tuán)隊(duì)，柔性壓力傳感器用超靈敏耐用石墨烯纖維氣凝膠的創(chuàng)新制造
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/留白）
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