石墨烯恒定控制管理植物(花卉及林木)的基质温度制造技术

发明专利技术的名称：石墨烯恒定控制管理植物(花卉及林木)的基质温度。技术领域：石墨烯(Graphene)是一种二维碳纳米材料，在材料学等方面具有重要的应用前景，林业领域中的花卉及林木培育需要稳定而合适的温度，本发明专利技术在两个领域。解决的技术问题的要点：用单层石墨烯模拟出最适合种苗育种阶段的培育基质温度，同时实现7*24小时的恒定状态。主要用途：提供植物生长所需要的基质正确温度，实现工厂化、标准化育种育根方式并缩短其生长期。为稳定花卉和植物种苗生产周期找到可以保证的环境材料和手段。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯恒定控制管理植物(花卉及林木)的基质温度
一，新型材料学的石墨烯；二，林业领域(中国林种和花卉归林业部门管理)的育根育种。石墨烯的即热功能，就是用很小电流、很低功率就可以使石墨烯热起来。石墨烯最大的好处是直接无隔离状态地加热培育基质使热量损失最小化，温度到达种苗的距离短、时间快、效率高，可以全程控制并保持。高便携性，可移动性，能源的需求低，效果稳定。直接控制培育基质温度的材料里，目前石墨烯是最好的选择。本次申报的石墨烯加热系统控制基质温度，就是发挥了这个石墨烯的即热功能而形成的。目前通过实验已经实现了石墨烯7*24小时恒定植物生长的基质温度，给植物和花卉育种缩短了生长期，并形成稳定化的可控制的技术手段。给石墨烯的供电方式，有5V、24V、36V、220V、380V等不同的模式，本次实验采取的是5V供电模式。工业化应用中，将采用220V、380V模式。给石墨烯的温度控制，本次实验采用《智能温度时间控制器》。本次育种实验，采用的是滴箭浇水模式，水质也采用的是上海地区的自来水，没有添加任何营养液。浇水时间和次数，使用定时开启和关闭的用电设备，启动滴箭式自动浇灌模式。人工在这个过程中，理论上就是起到观察作用，将来对不同植物，将会有不同的滴箭浇水模式，视需要设定滴箭的时间和周期，以及不同的营养液模式。作为参考，荷兰一家花卉生产公司，每天滴箭的次数达到20多次并使用不一样的营养液。将来的工业化育种育根，将采用洁净室模式，也称为无尘室或清净室。将一定空间范围内之空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除，并将室内之温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给予特别设计之房间。亦即是不论外在之空气条件如何变化，其室内均能具有维持原先所设定要求之洁净度、温湿度及压力等性能之特性。上海一家育种的公司就是采用洁净室模式生产，而这家育种公司的产品是供欧洲使用的。洁净室早已经进入多行业中扮演着它的角色，目前在电子信息、半导体、光电子、精密制造、医药卫生、生物工程、航天航空、汽车喷涂等众多行业中得到广泛的应用。
技术介绍
石墨烯，从石墨中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，厚度仅为普通纸张的十万分之一，薄、结实、导电性极好。石墨烯电阻率极低，电子能高效地移动，这使得石墨烯有非常好的导电性，同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。石墨烯还具有“针插不进、水泼不进”的零渗透特性。石墨是一种良好的导热材料，导热性超过钢、铁、铅等多种金属材料。石墨片的工作原理是利用其在在水平方向上具有优异的导热系数的特点(性能好的石墨片导热系数能达到1500-1800W/m·K，而一般的纯铜的导热系数为380W/m·K，高的导热系数有利于热量的扩散)，能够迅速降低电子产品工作时发热元件所在位置的温度(热点温度)，使得电子产品温度趋于均匀化，这会扩大散热表面积以达到降低整个电子产品的温度，提高电子产品的工作稳定性及使用寿命。单层石墨烯发热膜，具有透明、轻薄、柔软、可折叠等特性，也是实现大规模石墨烯民用的核心基础。从石墨烯的能带结构可知，单层石墨烯在电场为零时，导电载流子浓度为零，称“狄拉克点”。在距离狄拉克点较远的地方，石墨烯中只有单一的载流子。负栅压使石墨烯成为电子导电，最终使器件的电阻率发生从几千欧到几百欧姆的变化。在狄拉克点附近，石墨烯中载流子逐渐由电子(或空穴)过渡到空穴(或电子)，霍尔系数在此处改变符号(电子为正，空穴为负)，此时载流子的浓度最小，电阻率最大。根据石墨烯此种特性为基础，开发了温度可控、可调节的石墨烯发热膜。
技术实现思路
本专利技术是把材料学中二维碳纳米材料的单层石墨烯，应用在林业领域中的花卉及林木培育活动中，模拟出并控制、管理住最适合该类种苗育种阶段的培育基质温度(非空气温度)，实现7*24小时的恒定状态。简单地形容，就是拟出类似春、夏、秋、冬等不同的培育温度环境，以适合该类植物在科学上所适应和需要的温度环境中育种和生长。这种新型的工业化的、工厂化育根育种方式，可以改变种苗受自然环境的影响，变为订单式、程式化、批量化、时间的可控制性生产，稳定花卉和植物种苗生产。本次专利技术的内容，核心就是：石墨烯即热功能----石墨烯用温度控制并管理植物(花卉及林木)基质温度，提供植物生长所需要的基质正确温度。直白地表述，就是用单层石墨烯发热膜，根据其轻薄、柔软、可折叠的特性，包围在塑料种植筐里，贴壁而置，内置泥炭土，中间是花种或者树种，石墨烯接通电源。本次实验使用的是5V的USB电源，由220V变压转接过来。为了保证热量不散或者少散，在石墨烯膜和塑料种植筐内壁，放置了一层透水而不破的特殊纸张。其中的一个泥炭土中间位置，也就是花种、树种的同样位置，设置温度探头。温度探头感应数据传至智能温度时间控制器，由人工手动设置好温度的启动和关闭数值，智能温度时间控制器收到温度探头回传的数据后，作出相应启动和关闭调整。温度控制系统由人工根据不同的花种、树种合适的需要来设置。人工手动设置好温度的启动和关闭数值，即是实现本次石墨烯即热功能的关键。石墨烯对植物基质的温度控制，是7*24小时的状态，简单表述，基质实现了恒温状态。恒温状态就是对于植物的花种、树种是无昼、无夜的区别，加上绿叶出土之后，采用LED光源替代太阳光，就缩短了植物的生长期，形成规则化、规律化状态。本次实验同样使用了LED光源，夜里没有或者白日少有目光的状态下，用LED光源对植物生长进行补充。石墨烯的温度状态，可以设置并控制到最小的温差为摄氏1度状态。本次实验，设置有温差摄氏3度，温差摄氏5度的不同状态。在实验期间，培育系统使用的滴箭浇水，由于是常温自来水，时间是冬季，地理位置是上海，植物培育筐里面的温度急降，这个时候，石墨烯的即热功能发挥良好，使温度迅速回归到设置的温度区间。在实验期间，石墨烯培育系统没有设置昼、夜模式，温度控制是恒定的，这样使植物的生长不受昼、夜的交替限制。简单地表述，植物一直在生长过程中。另一方面，将来必须要保证植物的营养液供应，才能保证植物的生长饱和度。目前实验仅用了自来水，不是将来的应用模式。目前的植物依靠温度和水分生长的过程，没有依靠营养液，证明了温度在保证和控制植物生长起到了保障性作用。石墨烯保证了温度管理系统达到目标。对植物的培育基质进行温度控制，使用别的物质的案例已经有了。北欧国家丹麦，由于冬季时间长，温度低，植物一年内生长的时间有限，他们有些企业就是采用了蒸汽加热培育基质而促进植物根系生长的做法。中国云南昆明也有类似做法。简单描述，蒸汽加热，就是大棚内部设置暖气管，从植物根部的下面向上供暖。但是蒸汽加热受布局的限制，不能移动。中国也有企业使用过电热丝加热基质的方式做类似的。而使用热风加热种植环境，中国山东企业也做，温度低的时候，开热风鼓风机加热环境。如上案例，只有丹麦的企业是用蒸汽加热培育基质的，云南和山东都是加热培育环境的，不是加热培育基质。在这种比较下，实验中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.石墨烯包括单层石墨烯和多层石墨烯，在林业和农业领域，在林种和花卉活动中的育种育苗应用。/n

【技术特征摘要】
1.石墨烯包括单层石墨烯和多层石墨烯，在林业和农业领域，在林种和花卉活动中的育种育苗应用。


2.石墨烯含石墨烯发热片或者石墨烯薄膜片直接接触育种育苗的基质(含泥炭、椰糠、营养土、蛭石、农用岩棉块、自然土壤等)使用。


3.石墨烯电源无论是5V、24V、36V、220V、380...

【专利技术属性】
技术研发人员：周彤，
申请(专利权)人：周彤，上海曼通国际贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31