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慧正資訊，日前，家電制造商美的集團，開發(fā)的涂覆石墨烯超薄涂層的空調(diào)換熱器翅片，實現(xiàn)了換熱器翅片防腐性能與換熱效率兼顧，大幅提升空調(diào)可靠性、服役壽命以及節(jié)能長效性。據(jù)悉，石墨烯黑金翅片在耐腐蝕性、節(jié)能性、健康性方面有了質(zhì)的飛躍，可以顯著延長空調(diào)的服役周期。
空調(diào)主要通過傳遞熱量來控制溫度，而換熱器翅片是空調(diào)的主要散熱部件，通過增大散熱面積實現(xiàn)熱量的快速傳遞，然而翅片的腐蝕會顯著降低傳熱效率，特別是在一些島嶼和沿海地區(qū)，日照、濕度越大，翅片的壽命就越短。減少腐蝕的其中一種解決方案是增加散熱片上涂層的厚度，但同時散熱片的導(dǎo)熱性能會降低，增加運行的能耗。
空調(diào)長期使用后性能易衰減，一直是空調(diào)行業(yè)無法突破的難題。其中最容易導(dǎo)致空調(diào)性能下降的問題之一就是換熱器翅片的耐候性不足。
家電制造商美的空調(diào)團隊利用了高質(zhì)量薄層石墨烯的防腐蝕、高導(dǎo)熱、抗菌性能的這項應(yīng)用，也刊登在今年5月的Nature（《自然》）期刊中?！禡aking leaps towards sustainable air conditioning》說明了美的空調(diào)的相關(guān)技術(shù)成果。文章詳細介紹了“石墨烯超薄涂層技術(shù)”的創(chuàng)新性表現(xiàn)。該項技術(shù)可提升空調(diào)主要部件——換熱器翅片的極端耐候性、抗老化能力和耐腐蝕性，并帶來更高效的熱量交換效率。
換熱器是空調(diào)系統(tǒng)的核心部件，不僅負責(zé)熱量傳遞與溫度調(diào)節(jié)，更是確保空調(diào)高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵所在。然而，換熱器的工作環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，常面臨著腐蝕與老化的挑戰(zhàn)。例如大氣環(huán)境中的主要污染源——工業(yè)排放中的二氧化碳、硫化物、氮氧化物，機動車尾氣等酸性物質(zhì)，以及高溫、高濕、鹽霧等氣候環(huán)境，甚至包括紫外線等光輻射，對于換熱器都會產(chǎn)生腐蝕和老化影響。據(jù)COLMO對用戶實際安裝案例的跟進觀察研究顯示，即使不直接暴露在陽光下，換熱器翅片也會承受將近1/6的光輻射污染腐蝕。
在明確涂層失效機理為光照、腐蝕介質(zhì)、水分等多因素交互作用后，COLMO從技術(shù)創(chuàng)新的角度破局。
研究團隊基于涂層失效機理及壽命評估模型，開發(fā)了全新的涂層鋁箔評價方法，通過涂層設(shè)計及石墨烯添加，突破性的實現(xiàn)了防腐性能及導(dǎo)熱性能的兼顧，使熱擴散系數(shù)提升31%，老化后耐蝕性提升至原來的5倍。
石墨烯黑金翅片擁有石墨烯涂層。在室外端，該技術(shù)能夠抵御強烈的酸性腐蝕威脅，實現(xiàn)20-50年的長效耐腐蝕。實驗顯示，在240小時紫外線燈直接暴曬和72小時中性鹽霧環(huán)境暴露下，石墨烯黑金翅片僅有不到0.02%面積出現(xiàn)腐蝕情況，其耐腐蝕性能遠超傳統(tǒng)材料。
不僅如此，石墨烯涂層具有高熱量傳導(dǎo)性及高親水性，能夠使空調(diào)實現(xiàn)更高效的熱量交換效率。實驗顯示，相較傳統(tǒng)空調(diào)翅片，COLMO石墨烯黑金翅片導(dǎo)熱率提升31%，親水性提升92.5%，使得空調(diào)在運行過程中更加省電，同時保持高效的熱交換性能。這一關(guān)鍵技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，不僅延長了空調(diào)的使用壽命，減少了運行中的碳排放，還有效減少了因金屬腐蝕造成的資源浪費和環(huán)境污染；該技術(shù)突破無疑將有力推動空調(diào)行業(yè)朝著更加健康、更加長效、更加低碳的方向發(fā)展。
在室內(nèi)端，石墨烯黑金翅片也展現(xiàn)出強大的自潔性能。其高親水性使得蒸發(fā)器內(nèi)的雜質(zhì)能夠隨著冷凝水滑落排出，有效減少細菌和霉菌的繁殖，保持室內(nèi)空氣清新。
該研究成果通過Intertek加速測試認證，相當(dāng)于特殊環(huán)境中20年以上的使用壽命，可以顯著延長空調(diào)的服役周期。
根據(jù)慧正資訊的了解，2024年3月，這種創(chuàng)新涂層已經(jīng)在多款高端空調(diào)產(chǎn)品中得到應(yīng)用，并正式推向中國和全球的空調(diào)市場。首次搭載了石墨烯黑金翅片技術(shù)的柜掛空調(diào)是COLMO睿極空調(diào)系列掛機/柜機。采用了專利石墨烯涂層翅片技術(shù)，進一步杜絕油污殘留，高效攔截油煙，30秒就能急速降溫。6月18日，由中國輕工業(yè)聯(lián)合會主持，由瞿金平院士以及中國家用電器協(xié)會、中國家用電器研究院、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、北京建筑大學(xué)的專家學(xué)者組成的評估委員對“空調(diào)換熱器用石墨烯改性防腐涂層制備關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”進行了技術(shù)認定，經(jīng)過項目匯報、專家質(zhì)詢、專家評議等環(huán)節(jié)，該技術(shù)均達到國際領(lǐng)先水平。
根據(jù)美的集團披露的2024年半年報，美的通過“空調(diào)換熱器用石墨烯改性防腐涂層制備關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目，開發(fā)的高性能換熱器用石墨烯改性涂層既能提升涂層防腐能力和導(dǎo)熱性能，還能提高抗光照老化性能，實現(xiàn)長效節(jié)能。
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