中國粉體網訊  近日，國家石墨烯創新中心石墨烯氣凝膠團隊“300米石墨烯氣凝膠氈管道熱防護”應用示范項目正式開工。

圖源：國家石墨烯創新中心公眾號

節約能耗40%，石墨烯氣凝膠氈為蒸汽管道保駕護航

在蒸汽供應企業運輸蒸汽的過程當中，將蒸汽管網熱損降低，把蒸汽管道保溫加以優化，是需要著重解決的重要問題。

據統計，DN100口徑的蒸汽管道每1000米，因散熱損失浪費蒸汽達1069噸/年，造成直接經濟損失32.1萬元/年(蒸汽價格按300元/噸計)，且管道口徑越大，熱損失越大。對于高溫工藝管道或長輸動力蒸汽管道來說，終端用戶對蒸汽品質要求越高，保溫需求越嚴格。

傳統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，隨著環境溫度和濕度的上升，其導熱系數也在不斷增加。為滿足不超過規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、運輸、施工等成本的增加。

國家石墨烯創新中心石墨烯氣凝膠團隊為以石墨烯氣凝膠氈作為保溫材料，為蒸汽管道熱防護提供創新解決方案。石墨烯氣凝膠氈是通過復合工藝將增強基材與石墨烯氣凝膠復合而成的新型納米多孔絕熱材料。作為一種新型絕熱材料，它具有低導熱系數、A級阻燃、憎水率高、質輕柔軟、耐腐蝕、使用壽命長、綠色環保等特點，可應用于高溫熱力或工藝管道及設備保溫。

石墨烯氣凝膠氈  圖源：國家石墨烯創新中心公眾號

以350攝氏度蒸汽管道保溫應用為例，相較于傳統保溫材料，石墨烯氣凝膠的保溫層厚度可減少2/3，節約能耗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，同時還可以降低企業運行成本，節約能源，具有突出的經濟效益。

石墨烯氣凝膠更多應用

在管道保溫之外，石墨烯氣凝膠還可以應用于電池保護、建筑保溫、電磁屏蔽和傳感器等領域。

電池保護

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、內短路等容易導致鋰電池熱失控，進而可能引發電動汽車起火、爆炸等事故。氣凝膠電芯隔熱片可為動力電池熱失控提供最后一道安全防線，可有效延緩或者阻止電芯熱失控。除用于動力電池的電芯之間，還可用于模組與殼體之間、電池箱外部。

建筑保溫

據統計，我國建筑全過程能耗主要來自生產和運行階段，分別約占50%和46%。因此，無論是生產階段工業爐體等隔熱保溫，還是運行階段墻體、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用潛力，對我國全方位邁向低碳社會，實現“碳中和”目標具有重要意義。

電磁屏蔽

隨著工業的發展，電磁波污染問題逐漸加重。電磁干擾對通信系統、敏感電子設備存在有害影響，甚至還會影響人體身體健康。根據電磁理論，電磁干擾屏蔽最主要的機制是通過阻抗反射輻射，通過介電介質或者磁損耗來減弱電磁波能量。因此，導電性較高的材料通常具有較好的電磁屏蔽性能。石墨烯氣凝膠其內部多孔結構、具有極好的導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特的三維多孔結構，當受到外力作用時，其內部的孔隙結構會發生變化，導致電阻或電容等電學特性發生改變。這種特性使得石墨烯氣凝膠能夠對微小的壓力變化做出靈敏的響應，可用于檢測微小壓力，比如在醫療領域中檢測人體的脈搏、血壓等生理信號；在電子設備中檢測按鍵的按壓力度等。

石墨烯氣凝膠質地輕盈、柔韌性好，可以與柔性基底相結合，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，實時監測人體的運動狀態，如跑步、跳躍、行走時的腳部壓力變化，以及手指彎曲、關節活動等動作產生的壓力變化，在運動監測、智能健康監測等領域具有重要應用前景。

參考來源：

國家石墨烯創新中心，成果應用｜節能40%！石墨烯氣凝膠氈管道熱防護應用示范項目開工

楊康博等，石墨烯氣凝膠的應用研究進展

喬文明團隊，柔性壓力傳感器用超靈敏耐用石墨烯纖維氣凝膠的創新制造

（中國粉體網編輯整理/留白）

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