石墨烯技术在发热墙纸中的应用

房涛荣

摘 要：墙纸作为裱糊墙面的室内装饰材料，在进行住宅以及办公室室内装饰时使用较多。石墨烯是最近几年才出现的高科技纳米材料，那么，怎样才能将两者完美的结合在一起，以制造新型壁纸，进而达到室内墙壁自发热效果，给人们创造舒适、安全、环保的室内生活环境。

关键词：石墨稀；发热墙纸；优势；应用

1.石墨烯技术的概念

我们应该都听说过石墨烯技术，最早使用石墨烯的国家是英国，石墨烯是一种由碳原子结构组成的物体，是通过化学分离形成的一种蜂窝状平面薄膜，它的厚度约为0.5毫米，在一些特殊情况下，其甚至可以分解为原子层厚度的准二维材料，将其称之为单原子石墨层。曼彻斯特大学的科学家AndreGamm和KonstantinNovoselov是最早通过微机械剥离法才将石墨烯与石墨分离，并在2010年共同获得了诺贝尔奖，石墨烯技术近年来发展迅速，已经在许多行业中占据了一席之地。

石墨烯是最近几年才出现的一种高科技纳米材料，它是一种二维平面碳材料，厚度仅有碳原子的厚度，由于其独特的轻薄特点，使其在新型材料中独树一帜，现阶段，其在智能设备领域应用较为广泛，如手机屏幕和薄膜电池，与此同时其在发热墙纸中的应用更为简单，仅仅只需要三至五伏的电压就可以产生超过50摄氏度的高温，它所使用的则是锂电池发电的原理，将化学能转化为电能，将其与其他一些加热材料相比较发现，石墨烯技术是制造发热墙纸时使用的的主要技术，具有许多优点。

2.石墨烯技术应用于发热墙纸的优势

2.1环保，节能，安全可靠

石墨烯技术具有超级强的导热性和高效率，使用该技术制热，通常几秒内就可以实现，电热转换率差不多为100%，与传统的电热效率相比，其电热效率几乎提升了一半，同时，因为壁纸面积通常较大，可以起到一定的保暖效果，此外，它具有快速散热的优点，不会因为电热能集结而发生火灾，与此同时，由于石墨烯加热器内置于壁纸内部，因此表面温度会受到限制，并且完全消除了诸如高温灼伤等安全威胁。

2.2时尚新潮，温度可控，可以起到保健理疗的作用

墙纸属于一种家庭装饰品，发热墙纸跟普通墙纸一样，也有各种不同的花色、纹理，更能根据每个家庭的不同需求而使用不一样的设计风格，同时，发热墙纸通常使用的是辐射式散热方式，完全没有噪音。最重要的是因为石墨烯结构特殊，其能够辐射适合人体的远红外光波，医学上将其被称为生命光波，它可以促进人体的新陈代谢，并可以起到保健理疗的作用。

2.3可以有效利用智能设备的特性来收集数据

使用石墨烯技术制造而成的墙纸，在使用过程中，其可承受90摄氏度以上的温度且在高温作用下不会变形，与此同时，发热墙纸可快速吸收室内水分，去除空气中的湿气，改善家居环境，避免房间内的衣服潮湿、发霉，降低湿疹发病率。在我国科学技术快速发展的今天，我们可以通过手机进行联网操作，将外部智能温度控制装置与手机APP相连接，收集大量数据，并将这些数据编辑进健康档案内，以实现温度的有效调节以及控制，并通过APP远程控制该外部智能温度控制装置，简而言之就是说，石墨烯技术可以轻松连接手机，便于操控，可自动调控，满足节能环保要求。

石墨烯发热壁纸的主要构造包含壁纸自身、EVA胶片膜层、橡胶条以及石墨烯发热膜层等，在这些材料中，最为重要的无非就是石墨烯膜，石墨烯膜不仅薄而且较为坚固，其所吸收的冲击力是制造防弹背心所使用的材料的两倍。此外，由于石墨烯超级轻，因此具有较小的磨损限制，这样的发热墙纸肯定会让所有人满意，与此同时，石墨烯也可以将LED照明系统设置在发热墙纸上，观看灯光如何在温暖的墙壁上跳舞，这是一幅多么温馨的画面。

因为石墨烯具有上述优点，因而，在壁纸行业以及取暖行业将会得到广泛使用，由于石墨烯可以在几秒内极速提高室内温度，同时还能保证室内温度恒定且发热面的高度均匀，石墨烯的环保节能以及高科技特性将成为多数投资关注的焦点。

3.石墨烯技术在发热墙纸中的应用

3.1石墨烯发热壁纸所使用的技术背景分析

使用石墨烯技术制造而成的发热墙纸是一种常用于建筑行业的墙纸，目前，使用石墨烯进行了发热墙纸的多种设计，并根据石墨烯的发热原理设计了发热墙纸。设计过程中，应综合考虑各种设计要素，比如，让石墨烯的热能集中在墙壁上，在操作期间，室内的热量很有可能存在不均匀或者不能集中发散的情况，在使用过程中也有可能引发火灾，因此，设计过程中，必须充分考虑这一问题，避免发生火灾。

3.2研究墙体与石墨烯的结合工艺

现阶段，一些设计公司根据石墨烯技术所设计的发热墙纸仅占空调体积的1/3，但在取暖过程中，其会给人们带来极大的舒适感，这点明显比优于地暖。研究石墨烯发热墙纸运用的原理是利用化学气相沉积法制造石墨烯薄膜，然后在压力或轧制下将石墨烯转移到PET或PVC等化学材料上，最后作用于电极上，最后形成石墨烯加热膜。在具体的应用过程中，在石墨烯的薄膜运行过程中则会形成均匀的电阻层，并且石墨烯膜在220V的加热介质中被充分加热，此过程中所使用的发热条件是通过释放红外线的方法来完成。目前，石墨烯发热墙纸通常由三种材料组成，即：保温层、发热膜以及墙纸，另外，使用期间，将会为石墨烯发热墙纸配备外部智能温度控制装置，可以通过APP远程控制该装置。

3.3技术实现要素

在具体的应用过程中，研究实用新型的目的是制造石墨烯发热墙纸，以解决应用该技术时可能出现的问题。石墨烯发热墙纸，其主要包括壁纸自身、EVA胶片膜层、橡胶条以及石墨烯发热、导热、防水等膜层，同时还包含装饰纸、空气循环膜层以及第一、第二阻燃膜层、充气孔等，墙纸自身按照从上而下的顺序依次为EVA胶片膜层、第一阻燃膜层、石墨烯发热膜层、第二阻燃膜层、导热膜层、防水膜层和装饰膜，橡胶条位于EVA胶片膜层和第一阻燃膜层之间，石墨烯发热膜层通常设置于第一、第二阻燃膜层之间。

第一、第二阻燃膜层所使用的材质是一样的，同时，二者均属于A级防火膜，并且第二阻燃膜层上方的导热薄膜层是由质地较为柔软的导热硅胶材料制作而成的，其上方的防水膜层为沥青防水膜，橡胶条安装在防水膜层与装饰纸之间，装饰纸为特殊的印花玻璃纸，并在装饰纸上装有空气循环薄膜，防水膜层以及裝饰纸之间的空腔通过空气循环薄膜的通气孔与室内空气连通，并在墙纸自身低部开设充气孔，另外，还需要使用输气管将充气孔与外部设置的鼓风机连接在一起，同时还需将石墨烯的发热膜层与外部温度控制装置以及电源连接在一起。用于空气循环的膜层使用的是玻璃丝布，同时还需在该模层上设置4-5个透气孔。与现有技术相比较，该墙纸使用的是新型的自发热墙纸设计方法，结构较为简单，其主要是通过不断的向充气孔内充气，让墙纸空腔内产生的热量通过空气循环膜上设置的透气孔散发至室内空间，以防止热量大量堆积于墙体，提高了发热效率，墙纸的发热层安装在第一、第二两个阻燃膜之间，外部装饰纸则是由玻璃纸制做而成的，并且完全消除了诸如高温灼伤等安全问题。

结束语

现阶段，发热壁纸已得到了广泛应用，其高能低耗优势跟我国社会的发展方向相一致，这也反映了石墨烯的高科技特性，与传统的壁纸涂层配方相比，它具有较低的化学成分，充分利用石墨烯的光催化特性和超高导热性，使得内部各种不同涂层载体之间的相互作用增加，与此同时，也提升了壁纸分解和净化游离甲醛的能力。另外，在涂覆导热石墨烯浆料和墙纸涂层之后，预热原料可以减少或避免加热过程中的化学反应，从而改善石墨烯加热墙纸和墙布的力学性能以及除醛效果，可以起到加热、净化空气的作用。

参考文献：

[1]李川，张晓.石墨烯材料的制备及中国石墨烯工业现状[J].中国陶瓷，2018，（04）.

[2]李玉丹.功能性石墨烯材料均匀分散[J].农村经济与技术，2017，（16）.