中熵科技：新型半導(dǎo)體制熱材料的創(chuàng)新

作者： 2022年05月11日 來源： 瀏覽量：
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2022年4月15日，中熵科技（北京）有限公司的技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人對記者表示，公司研發(fā)的新型半導(dǎo)體制熱材料電轉(zhuǎn)化率已經(jīng)超過99.45%，加速老化50年功率變化小于3.3%，是節(jié)能、環(huán)保、產(chǎn)生清潔熱源的新型復(fù)合納米薄膜材料。
　　2022年4月15日，中熵科技（北京）有限公司的技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人對記者表示，公司研發(fā)的新型半導(dǎo)體制熱材料電轉(zhuǎn)化率已經(jīng)超過99.45%，加速老化50年功率變化小于 3.3%，是節(jié)能、環(huán)保、產(chǎn)生清潔熱源的新型復(fù)合納米薄膜材料。特別是在市場應(yīng)用領(lǐng)域，新型半導(dǎo)體制熱材料憑借其超薄、透明、高效、穩(wěn)定等優(yōu)勢特性，可廣泛應(yīng)用于清潔供暖、電動汽車制熱、航空航天器制熱、高鐵制熱等諸多領(lǐng)域。
　　據(jù)了解，2021年2月25日，中熵科技的新型半導(dǎo)體制熱材料項目就已經(jīng)在邳州落地。中熵科技創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家張偉表示，該項目與邳州結(jié)緣來自一個短視頻。“這個物質(zhì)非常薄，只有幾十納米到幾百納米。”。2020年12月5日，清華大學(xué)在其官方短視頻平臺發(fā)出一條張偉團隊的產(chǎn)品介紹視頻。評論區(qū)很多人對這種高效節(jié)能的新型發(fā)熱材料表示期待，希望能夠今早看到它的市場化身影。
　　中熵科技自主研發(fā)的關(guān)鍵功能材料，是附著于一層柔性高分子襯底上的新型復(fù)合材料，名為新型半導(dǎo)體制熱材料，它的特殊構(gòu)成，能夠使其在通電狀態(tài)下釋放出具有最佳熱效應(yīng)的遠紅外輻射熱，將電能高效率轉(zhuǎn)化為熱能。這層關(guān)鍵的薄膜厚度僅有幾十至幾百納米，在真空環(huán)境中以磁控濺射的方式制備而成。
　　中熵科技創(chuàng)始人張偉是清華大學(xué)能源與動力工程系博士后，2021江蘇省雙創(chuàng)人才。合作導(dǎo)師是祝寶山研究員，主要研究方向為新能源集成開發(fā)與應(yīng)用，表界面工程及微納加工制造?！拔壹以谀戏?，家里冬季取暖主要靠燒炭，但是會產(chǎn)生有害氣體，空調(diào)又無法有效提升室內(nèi)溫度?！蹦戏蕉臼覂?nèi)采暖成為張偉一直以來的心結(jié)，在實驗室開展新能源材料的制備過程中，偶然發(fā)現(xiàn)金屬氧化物半導(dǎo)體材料不僅僅可以作為載流子的收集層，也具備比較高的電熱轉(zhuǎn)換性能，經(jīng)過進一步摻雜和參數(shù)優(yōu)化，將其成分和膜層進行了迭代，發(fā)掘了一種性能更為強大，電熱轉(zhuǎn)換效率更高的半導(dǎo)體復(fù)合材料，采用特殊的集成技術(shù)，將其植入于普通建筑材料中，獲得了性能優(yōu)異的一體化電熱材料。憑借這個技術(shù)成果，2021年5月，中熵科技分別獲得了“紅船啟航杯-第六屆清華校友三創(chuàng)大賽”啟航獎和工程建設(shè)行業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新應(yīng)用大賽決賽、第六屆清華校友三創(chuàng)大賽京津冀魯賽區(qū)未來城市賽道決賽天使組第一名。
　　此外，中熵科技還將人工智能控制系統(tǒng)嵌入到整個采暖體系，實現(xiàn)了真正意義上的按需供熱，當(dāng)用戶進入到室內(nèi)空間，自動觸發(fā)采暖系統(tǒng)的啟動和運行，用戶離開后自動降至節(jié)能模式；同時，當(dāng)用戶進入臥室休息時，系統(tǒng)又可以準(zhǔn)確識別用戶的睡眠狀態(tài)，將臥室調(diào)整為最佳睡眠溫度，而其他房間也將自動降至節(jié)能模式。通過實驗室樣板房的測試，可實現(xiàn)30%以上的節(jié)能。
　　中熵科技以新型半導(dǎo)體制熱技術(shù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過反復(fù)打磨，最終成功開發(fā)出一套新型智慧供熱系統(tǒng)，以嵌入了半導(dǎo)體制熱材料的一體化新型采暖地磚為載體，結(jié)合AI智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能調(diào)控室溫、“按需供暖”的全新建筑供暖模式。借此，2021年11月，中熵科技拿下了第九屆“創(chuàng)響徐州”科創(chuàng)大賽總決賽”初創(chuàng)企業(yè)組一等獎和“EIC綠色與智慧建筑加速器榮譽企業(yè)”的稱號。
　　傳統(tǒng)的供暖系統(tǒng)主要依靠熱水在住宅小區(qū)內(nèi)部管網(wǎng)循環(huán)，很容易出現(xiàn)“近熱遠冷”和“上熱下冷”的現(xiàn)象。為滿足較低溫度住戶的室內(nèi)溫度需求標(biāo)準(zhǔn)，熱力站往往會超量供暖，以抵消輸送途中的熱量損耗，但與此同時也帶來了較高溫度住戶室內(nèi)的熱能過供與浪費。
　　為著手解決這一難題，今年供暖季，北京市在近60萬平方米供熱面積內(nèi)試點推廣人工智能熱網(wǎng)控制系統(tǒng)。根據(jù)室溫、戶外天氣情況等因素，調(diào)節(jié)每個單元樓口處供熱管網(wǎng)的閥門壓力、流量，使之達到各區(qū)域熱量分配平衡，實現(xiàn)以家庭為單位的個性化“按需供熱”。
　　而張偉這套智能供熱系統(tǒng)技術(shù)在此基礎(chǔ)上更上一層樓，通過傳感器獲取人在室內(nèi)的活動狀態(tài)，對每個房間內(nèi)鋪設(shè)的地磚功率進行動態(tài)調(diào)控，做到真正意義上的“按需控溫”。當(dāng)智能系統(tǒng)感知室內(nèi)無人時，便切換至低溫運行；當(dāng)人進入室內(nèi)，系統(tǒng)則調(diào)節(jié)發(fā)熱，在數(shù)分鐘內(nèi)將室溫提高到設(shè)定溫度，并可以識別人的不同活動模式，提供相匹配的最佳室溫，大大提高了用戶的舒適程度。
　　智能供熱系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)了熱源和空氣的零距離接觸，免于長途輸送的能量耗散，使熱量無阻礙、無損耗地導(dǎo)送于室內(nèi)空間，相比于傳統(tǒng)供暖方式可節(jié)能至少30%以上，日常運行費用也低于傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)的50%（以北京地區(qū)冬季采暖費用為標(biāo)準(zhǔn)）。
　　2020年10月29日中共中央《十四五規(guī)劃建議》發(fā)布，其中提到，“到2035年基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化遠景目標(biāo)，廣泛形成綠色生產(chǎn)生活方式，碳排放達峰后穩(wěn)中有降，生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)，美麗中國建設(shè)目標(biāo)基本實現(xiàn)?！?/font>
　　國家發(fā)改委等十部委早于2017年12月便聯(lián)合發(fā)文推動清潔采暖。國家能源局電力司今年開展調(diào)研，促進電取暖在適宜地區(qū)的推廣應(yīng)用，努力發(fā)揮電取暖便捷、智能、綠色、低碳等優(yōu)勢。
　　以新型半導(dǎo)體制熱材料為核心的智慧供熱系統(tǒng)首次真正實現(xiàn)了“按需供熱”的理念，若進行大規(guī)模推廣使用，將產(chǎn)生大幅度節(jié)能減排效益。中國工程院院士魏敦山曾表示，“大力發(fā)展綠色建筑，對轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)發(fā)展建設(shè)模式和建筑業(yè)發(fā)展的方式、提高資源能源使用的效率，提高城市環(huán)境的質(zhì)量，推進生態(tài)城市宜居建設(shè)，最大程度實現(xiàn)人與自然和諧共生具有重要意義?！?/font>
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