保暖黑科技！碳纳米管薄膜的“神奇魔法”
看到这幅在“反复横跳”的艺术画了嘛？
没错，聪明的人大概已经看出来了，整幅画都是用特殊的感温颜料制成的。
但极果君想说的是，这幅画的画布可非常不简单，是用一种纳米级的量子材料——碳纳米管薄膜制成的。
听着是不是有大片电影内味了？
而且这种碳纳米管薄膜除了应用在锂电池、航天、仿生机器人领域，其实也可以应用于服装、家居用品、理疗、户外等保暖加热装备中。
说到这小伙伴们可能想问了，那它到底是个啥？长啥样？有啥用？为了给广大的网友们揭秘，极果君也来了场另类的“艺术科普”。
废话不多说，先来看一段视频吧！
很多人看完视频前半段的艺术画，可能就一脸懵逼了。
我是来看科普/涨姿势的，看画干嘛？这幅画和前面所提到的碳纳米管薄膜又有什么关系？
请大家先耐心往下看～
视频开头大家看到的这幅“波普艺术”画，是一种从20世纪50年代一直流行到现在的艺术风格。
但从视频的第65秒开始，波普味就开始有了“跳动变化”～
这是因为我们用碳纳米管薄膜材料作为画布，并安装了智能控温的加热组件。当温度在33-45度之间变化时，整个画板上所涂抹的感温颜料就会开始闪动变换。
为了在视觉上看起来更有趣，我们也在控温方式上做了点调整：在这个10x6的画板上，不断变换角度和路线来开启控温开关～
变化最为明显的当属人物飘逸的秀发，随着一层一层加热过去，绿色、紫色慢慢呈现在我们眼前。
得益于整个碳纳米管薄膜加热组件加热快、控温精准的特性，我们才能看到这幅10x6的艺术画颜色一格挨着一格跳动变化。除了颜料涂抹痕迹外，颜色跳动的深浅基本一致。
那问题来了，碳纳米管薄膜材料为何能做到快速加热的？碳纳米管薄膜加热组件又为何能做到控温精准，这几个特性应用于保暖装备上有什么用呢？
在科普之前，极果君也想提及一下本次实验材料和成品提供者——捷迪纳米，它不仅是目前国内少有的碳纳米管民用制造厂商，还攻克了碳纳米管薄膜规模化制备难题，并且生产的材料更加优质，让它真正地能被我们所使用，稍后也将会为大家一一详细介绍到。
接下来就是科普时间咯～
这次，极果君请来了著名科普视频作者、西瓜视频独家创作人三一博士来为我们科普，并且做了几个小实验来亲自测试由捷迪纳米生产出来的碳纳米管薄膜加热组件的神奇之处～
首先，我们来说说碳纳米管薄膜，它是一种具有特殊结构的一维量子材料，主要是由呈六边形排列的碳原子构成单层到数十层的同轴圆管，重量轻并且具有许多异常的力学、电学和化学性能。
简单来说，它是由石墨烯片层卷曲而成，更直观一点，就像是一层卷起来的蜂窝。
我们在视频中所见到的加热组件就是由他们组合而成，每平方米碳纳米管薄膜中就包含500亿 根碳纳米管，但它的重量仅5克，厚度5微米，也就相当于头发丝的1/10。
这已经是薄到肉眼看不见语言形容不了的程度了。。。
但这么薄，会不会质量很差？做成服装或家纺产品一洗就烂？
下面我们来个实验暴力测一测～
1.加水机洗，热性能依旧出色
我们把带有连接线的碳纳米管薄膜加热组件放进了专用的洗衣机里。
讲真，极果君还真有那么点提心吊胆，这玩意儿薄成这样，软成这样，能扛造吗？
一段长达数分钟的翻腾、搅拌、转动后，结果来了——
它不但外观丝毫没有变化，甚至烘干之后，当我们再次打开布料上连接的加热开关，它依旧能够正常加热升温。
神了！
看到这，三一博士也跟极果君提到，这块碳纳米管薄膜不仅比丝绸还轻薄柔软，它的材料韧性刚性都非常出色。
资料显示，碳纳米管这种材料是目前弹性模量最高的材料。所谓的弹性模量，你可以理解为韧性、可拉伸但不变形的特征。
用专业术语来说，碳纳米管薄膜的弹性模量约等于1TPa。那1TPa的概念是什么呢？
举个例子，金刚石的弹性模量是11x10^5 MPa，而橡胶的弹性模量在6MPa。而TPa 、GPa 、MPa之间的换算是这样的：1TPa=1000Gpa，1Gpa=1000Mpa。
此外，碳纳米管薄膜有非常优秀的电学性能，电热转化效率高达99.5%。它的热能传输通道大，又紧贴加热体表面，省去大量空间减少无效加热面积，也降低了能耗，可实现瞬时加热。
这个速度，极果君已经开始期待用它制成电热毯和保暖服了。
筒子们，寒冬保命神器蹲一波！
2.融化黄油，整片均匀加热
除了前面的特征，三一博士还跟我们科普过，碳纳米管这种量子材料具有非常大的长径比以及良好的传热性能，所以沿着长度方向的热交换性能很高；而且它的热辐射能比例高达60％以上。理想情况下，元件不仅加热效率高，加热均匀性也很不错。
但实际应用的时候，每块材料真的能做到均匀加热吗？毕竟，这种小块小块的材料，一旦被组合成大块的被褥、毯子或服装，加热的均匀与否会直接影响实际体验。
为了搞清楚这一点，我们搞了一组香味四溢的“烤黄油”实验～
将熔点在34度的黄油放在准备好的几片碳纳米管薄膜上，进行融化观察实验。
几块黄油不只融化速度、时间保持一致，就连现场不同角度香味飘出来的时间都是一致的！香得均匀立体，极果君都饿了。。。
而且这个效果极果君可以用鼻子保证是真的！
不信你看图👇
3.恒温加热，毛鳞片闭合使用安全
说到加热性能，就不得不再多聊碳纳米管薄膜材料在消费级市场应用中需要面对的另一个问题——安全性。
尤其是冬天很多加热类产品，虽然温度都号称是“亲肤”级别，但实际使用的时候，一旦使用不慎，很容易造成低温烫伤。
为了验证碳纳米管薄膜材料加热组件加热后的安全性问题，我们来了一组“头发毛鳞片”加热实验～
通常来说，在52度及以上的高温状态下，我们头发的毛鳞片是会打开的。
所以，我们把头发丝放在碳纳米管薄膜材料加热组件上，观察它在加热状态后毛鳞片的开合情况。
左边是碳纳米管薄膜材料加热组件上加热“烤”过的头发毛鳞片，右边是吹风机高温吹过的头发毛鳞片。
可以看到，在碳纳米管薄膜材料加热组件上加热过的毛鳞片依旧平滑闭合。
这就不得不提到，我们所使用的这组由捷迪纳米生产出来的碳纳米管加热组件，采用了高精度热敏电阻作为温度传感器，不仅可实现对加热系统温度的精准监控，还能够确保温度精确温差偏值≤2度。
我们在视频中也能看到，加热组件上有一个圆形的控制器，其中包含了有过流、短路、过温3重防护，能够有效避免烫伤。
通常来说，各种高科技材料，除了拥有各种出色的性能，还会有一个共性——造价可不菲。
三一博士在科普部分中也提到，因为制备碳纳米管薄膜的尺寸都在厘米级，因为制作工艺十分复杂。所以别看它轻又薄，其实它十分稀有昂贵。
需要提到的是，目前碳纳米管的形态有粉末、薄膜、浆料，可以做得更薄、更轻，可以弯折，但是它的制备过程却是有着重重阻碍。
首先，虽然我们能够得到碳纳米管这种量子材料，但是由于它的某些制备方法得到的碳纳米管生长机理不明确，所以不能做到任意调节和控制它的结构；
其次，催化剂颗粒的大小、碳源的种类、温度等都会影响到碳纳米管的产量和质量。
据不完全统计，目前全球碳纳米管生产企业超百家，生产能力超万吨/年。但绝大多数企业都把它应用在高精尖行业设备上，民用级别的应用少之又少。
以国内市场为例，天奈科技、德方纳米、道氏技术等的碳纳米管企业的经营中心均以锂离子电池核心材料研发为主。
他们所生产出来的碳纳米管薄膜最多的应用就是新能源汽车中的锂离子电池；其次，就是仿生机器人领域，碳纳米管薄膜生产的聚合物器件弥补了传统材料的不足。