[00111407]石墨烯透明柔性电热膜关键技术及医疗应用

(1)课题来源与背景：自选项目 （2）技术原理及性能指标 根据石墨烯优异的特性,烯旺新材料科技股份有限公司（简称“烯旺科技”）采用单层石墨烯薄膜作为透明导电层（即核心发热层）,开发了具有自主知识产权的温度可控,可调节的石墨烯透明柔性电热膜。利用石墨烯晶体中π-π键形成的离域共轭π电子云中的自由电子在外加电场的作用下做无规则的布朗运动,电能被转化成热能并向外传导或者辐射的特性,可开发石墨烯在电热领域的应用。 同时,石墨烯晶体中的自由电子与碳晶体结构中的声子进行能量交换可以产生主要位于4-14μm范围的远红外线,与人体辐射的远红外线谱峰和谱形都十分契合,极易与人体产生同频共振,使得石墨烯透明电热膜辐射的远红外线极易被人体细胞中的水分子吸收,活化细胞等,极具医疗价值。因此,石墨烯透明柔性电热膜可依据其红外辐射效应和光热效应等而应用于医疗领域,可开发电热理疗产品和石墨烯医疗器械。 蛀牙性能指标如下： 1)石墨烯薄膜层数≤2层;2)薄膜方阻≤120 Ohm/sq;3)透光率≥88%;4)电热膜电热辐射转化效率≥54%;5)法向发射率≥89%;6)功率密度≥1200W/m2;7)工作寿命≥10000小时;8) 电热膜最高工作温度≥180℃;9)安全性能-耐冷热交变性合格;10)机械柔性好：沿着膜片四个方向各弯折500次后,膜片阻值≤1.2倍初始值;11)远红外线辐射波长集中在4-14μm。 （3）技术原理及性能指标 1) 项目首次以单层石墨烯薄膜为核心发热层,首次采用汇流条电极和叉指内电极的复合电极设计,开发了具有自主知识产权的石墨烯透明柔性电热膜。2)首次开拓石墨烯透明柔性电热器件在医疗领域的应用,开创了乳腺癌、甲状腺结节浅表性肿瘤疾病以及慢性骨性关节疾病的新型绿色无创治疗方法,成功注册二类医疗器械。3)首次提出高密度挂装生长工艺、水平刻蚀线及新型复合刻蚀液的规模化掺杂转移工艺,解决批量制备关键技术问题。4)自主开发了一系列基于石墨烯透明柔性电热膜的应用产品,推动传统行业技术升级。 （4）技术的成熟程度,适用范围和安全性 烯旺科技采用单层石墨烯透明柔性薄膜作为核心发热层,设计汇流条电极和叉指内电极的复合电极结构,开发具有自主知识产权的低电压透明电热膜。该低电压石墨烯透明柔性电热膜具有透光率高、柔性好、驱动电压低、热辐射转换效率高、能耗低、法向发射率高、面状均匀发热、无安全隐患、红外辐射光谱与人体辐射光谱相似度和契合度更高等优势。同时,与传统肿瘤治疗方式如手术、化疗、放射疗法,以及传统的红外辐射材料等相比,烯旺科技开发的基于石墨烯透明柔性电热膜器件的远红外治疗方法是一种新型的无创绿色疗法。 （5）应用情况 核心专利技术得到快速成果转化,实现了下游产品规模化应用,开发了石墨烯医疗器械、可穿戴发热护具、发热服饰、智能家纺、美容器械、石墨烯取暖系统、警用发热服、军队用石墨烯发热鞋、帐篷等100余款产品,在大健康、医疗、民用、军民融合等领域实现了突破,2017至 2019年产生经济效益累计超过1.5亿元。