کاربرد گرافن در المنت های حرارتی - ایران گرافن

در این بخش به کاربرد گرافن در المنت های حرارتی خواهیم پرداخت. المنت حرارتی وسیله ای است که برای تولید گرما طراحی شده است و معمولا در کاربردهای مختلفی مانند وسایل گرمایشی، تجهیزات صنعتی و سیستم های گرمایشی استفاده می شود. با فرآیند گرمایش مقاومتی، انرژی الکتریکی را به انرژی گرمایی تبدیل می کند.

ساختار اصلی یک المنت گرمایشی از یک ماده رسانا، معمولا یک آلیاژ فلزی یا یک ماده سرامیکی تشکیل شده است که مقاومت الکتریکی بالایی دارد. این مقاومت باعث گرم شدن المنت با عبور جریان الکتریکی از آن می شود. متداول ترین مواد مورد استفاده برای عناصر گرمایشی عبارت است از نیکروم (ترکیبی از نیکل و کروم)، کانتال، فولاد ضد زنگ و آلیاژ های مس نیکل.

بسته به کاربردهای خاص، انواع مختلفی از المنت های گرمایشی از جمله سیم پیچ ها، روبان ها و عناصر میله ای وجود دارد. عناصر سیم پیچ معمولا در لوازم خانگی مانند اجاق گاز و توستر استفاده می شود. عناصر نواری مسطح و عریض هستند و برای کاربردهایی که به سطح بزرگتری نیاز دارند، مانند کوره های گرمایش و تجهیزات صنعتی مناسب هستند. عناصر میله ای، میله های استوانه ای جامد هستند که اغلب در بخاری های زیر آب و آبگرمکن استفاده می شوند.

المنت گرمایش معمولا در داخل یک ماده عایق قرار می گیرد یا در یک محفظه محافظ محصور می شود تا از تماس با سایر قسمت های دستگاه یا تجهیزات جلوگیری شود. این عایق یا محفظه برای حفظ گرمای تولید شده و هدایت آن به محل مورد نیاز طراحی شده است و در عین حال ایمنی و محافظت در برابر شوک الکتریکی را نیز فراهم می کند.

عناصرهای گرمایشی بسته به طراحی و کاربرد مورد نظر می توانند در دماهای متفاوتی کار کنند. آن ها می توانند از دماهای پایین برای کاربردهای گرمایش ملایم تا دمای بسیار بالا برای فرآیندهای صنعتی که به گرمای شدید نیاز دارند، متغیر باشند. مقاومت الکتریکی المنت گرمایشی به دقت محاسبه و طراحی شده است تا به محدوده دمایی مورد نظر دست یابد.

امروزه با کاربرد گرافن در المنت های حرارتی نسل جدید و پر قدرت این المنت ها با توجه به خواص منحصر به فرد گرافن در هدایت حرارتی معرفی شده اند.

گرافن در المنت های حرارتی

گرافن با خواص منحصر به فرد خود، ثابت کرده است که یک ماده عالی برای کاربردهای مختلف، از جمله در المنت های  گرمایشی است. استفاده از گرافن در المنت های حرارتی مزایای متعددی نسبت به فناوری های گرمایش سنتی دارد.

گرافن، یک آلوتروپ کربن دو بعدی، دارای هدایت حرارتی استثنایی است. این می تواند گرما را به طور موثر در امتداد سطح خود هدایت کند، و آن را به یک ماده ایده آل برای المنت های گرمایشی تبدیل می کند. کاربرد گرافن در المنت های حرارتی پتانسیل ایجاد انقلابی در صنایع مختلف را دارند که نیاز به گرمایش کارآمد و دقیق دارند.

یکی از مزایای اصلی گرافن در المنت های حرارتی ، هدایت حرارتی سریع آن است. گرافن نسبت سطح به حجم بالایی دارد و به آن اجازه می دهد گرما را به سرعت به محیط اطراف خود منتقل کند. این مشخصه زمان گرمایش سریع تر را امکان پذیر می کند و دوره انتظار برای رسیدن المنت گرمایشی به دمای مورد نظر را کاهش می دهد.

علاوه بر این رسانایی حرارتی بالای گرافن، توزیع یکنواخت گرما را در کل سطح عنصر حرارتی امکان پذیر می کند. برخلاف عناصر گرمایش سنتی، که ممکن است نقاط داغ یا گرمایش ناهموار را نشان دهند، عناصر گرمایشی مبتنی بر گرافن گرما را به طور یکنواخت توزیع می کنند و در نتیجه فرآیند گرمایش یکنواخت و کنترل شده ایجاد می شود.

گرافن در المنت های حرارتی باعث شده است این المنت ها در مقایسه با فن آوری های گرمایش معمولی، بهره وری انرژی بالاتری دارند. به دلیل رسانایی حرارتی عالی، عناصر گرمایش گرافن به انرژی کمتری برای تولید همان مقدار گرما نیاز دارند. این ویژگی کارآمد انرژی می تواند مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

یکی از مزایای اصلی کاربرد گرافن در المنت های حرارتی انعطاف پذیری آن هاست. گرافن یک ماده انعطاف پذیر است که می تواند به راحتی در اشکال و ابعاد مختلف ادغام شود و طراحی المنت های گرمایش را برای کاربردهای خاص امکان پذیر می کند. گرافن را می توان در لایه های نازک یا پوشش ها گنجاند و امکان ایجاد عناصر گرمایشی سبک، قابل حمل و انعطاف پذیر را فراهم کرد که می توانند با سطوح منحنی مطابقت داشته باشند یا در دستگاه های پوشیدنی استفاده شوند.

استحکام مکانیکی و دوام گرافن آن را به یک انتخاب قابل اعتماد برای کاربرد گرافن در المنت های حرارتی تبدیل می کند. این می تواند در برابر دماهای بالا بدون تخریب ساختاری مقاومت کند و طول عمر و استحکام را در عملکرد المنت گرمایش تضمین کند.

به دلیل کاربرد گرافن در المنت های حرارتی، این المنت ها دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی هستند. المنت های گرمایش سنتی اغلب از خوردگی رنج می برند و باعث کاهش طول عمر کارایی آن ها می شود. با این حال نفوذناپذیری گرافن در برابر گازها و مایعات از خوردگی جلوگیری می کند و طول عمر و عملکرد ثابت المنت گرمایش را تضمین می کند.

شفافیت گرافن یکی دیگر از خواص مفید برای المنت های گرمایشی است. بخاری های مبتنی بر گرافن شفاف را می توان در کاربردهایی مانند یخ زدایی شیشه های جلو خودرو، یا در پنل های گرمایش شفاف ساختمان ها، جایی که المنت گرمایشی مانع از دید نمی شود، استفاده کرد.

در نتیجه، استفاده از گرافن در المنت های حرارتی مزایای متعددی را ارائه می دهد. قابلیت گرمایش سریع، توزیع یکنواخت گرما، بهره وری انرژی، انعطاف پذیری، دوام و مقاومت در برابر خوردگی، المنت های گرمایشی مبتنی بر گرافن را به گزینه ای جذاب برای صنایع و کاربردهای مختلف، از جمله لوازم الکترونیکی مصرفی، خودرو، هوافضا و مراقبت های بهداشتی تبدیل کرده است.

آیا المنت های حرارتی مبتنی بر گرافن تجازی سازی شده اند؟

در حالی که پیشرفت هایی در تحقیق و توسعه کاربرد گرافن در المنت های حرارتی وجود دارد، عناصر حرارتی مبتنی بر گرافن هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند و هنوز به تجاری سازی گسترده نرسیده اند. چالش هایی مانند مقیاس پذیری، مقرون به صرفه بودن مورد توجه قرار گیرند. علاوه بر این، ممکن است ملاحظات نظارتی و الزامات خاص صنعت وجود داشته باشد که باید رعایت شود.

شایان ذکر است که زمینه تحقیقات گرافن در المنت های حرارتی به سرعت در حال پیشرفت است و پیشرفت های جدیدی به طور منظم انجام می شود. با بهبود فناوری و فرآیندها ساخت، این احتمال وجود دارد که المنت های حرارتی مبتنی بر گرافن در آینده از نظر تجاری قابل رشد شوند.

گروه ایران گرافن با بهره گیری از دانش فنی ویژه و نیروهای متخصص، توانسته است تولید و عرضه المنت های حرارتی بر پایه گرافنی با کیفیت و عملکرد بالا را به بازارهای مختلف فراهم کند. گرافن یک ماده فوق جامد است که از لایه هایی از گرافیت تشکیل شده است و خواص فوق العاده ای در حوزه های حرارتی و الکتریکی دارد. این ماده دارای راندمان بالا در انتقال حرارت است و می تواند به عنوان یک المنت حرارتی در صنایع مختلف استفاده شود.

در نهایت، گروه ایران گرافن به عنوان یک تولید کننده المنت های حرارتی بر پایه گرافن، سعی در ارائه المنت هایی با کیفیت و قابلیت های برتر دارد تا بتواند در بازار جهانی رقابت کند و به توسعه صنعت المنت های حرارتی کشور کمک کند.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836817331657

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013214000553