中熵科技：新型半导体制热材料的创新- 工业快报

　　2022年4月15日，中熵科技（北京）有限公司的技术研发负责人对记者表示，公司研发的新型半导体制热材料电转化率已经超过99.45%，加速老化50年功率变化小于 3.3%，是节能、环保、产生清洁热源的新型复合纳米薄膜材料。特别是在市场应用领域，新型半导体制热材料凭借其超薄、透明、高效、稳定等优势特性，可广泛应用于清洁供暖、电动汽车制热、航空航天器制热、高铁制热等诸多领域。

　　据了解，2021年2月25日，中熵科技的新型半导体制热材料项目就已经在邳州落地。中熵科技创始人兼首席科学家张伟表示，该项目与邳州结缘来自一个短视频。“这个物质非常薄，只有几十纳米到几百纳米。”。2020年12月5日，清华大学在其官方短视频平台发出一条张伟团队的产品介绍视频。评论区很多人对这种高效节能的新型发热材料表示期待，希望能够今早看到它的市场化身影。

　　中熵科技自主研发的关键功能材料，是附着于一层柔性高分子衬底上的新型复合材料，名为新型半导体制热材料，它的特殊构成，能够使其在通电状态下释放出具有最佳热效应的远红外辐射热，将电能高效率转化为热能。这层关键的薄膜厚度仅有几十至几百纳米，在真空环境中以磁控溅射的方式制备而成。

　　中熵科技创始人张伟是清华大学能源与动力工程系博士后，2021江苏省双创人才。合作导师是祝宝山研究员，主要研究方向为新能源集成开发与应用，表界面工程及微纳加工制造。“我家在南方，家里冬季取暖主要靠烧炭，但是会产生有害气体，空调又无法有效提升室内温度。”南方冬季室内采暖成为张伟一直以来的心结，在实验室开展新能源材料的制备过程中，偶然发现金属氧化物半导体材料不仅仅可以作为载流子的收集层，也具备比较高的电热转换性能，经过进一步掺杂和参数优化，将其成分和膜层进行了迭代，发掘了一种性能更为强大，电热转换效率更高的半导体复合材料，采用特殊的集成技术，将其植入于普通建筑材料中，获得了性能优异的一体化电热材料。凭借这个技术成果，2021年5月，中熵科技分别获得了“红船启航杯-第六届清华校友三创大赛”启航奖和工程建设行业数字化创新应用大赛决赛、第六届清华校友三创大赛京津冀鲁赛区未来城市赛道决赛天使组第一名。

　　此外，中熵科技还将人工智能控制系统嵌入到整个采暖体系，实现了真正意义上的按需供热，当用户进入到室内空间，自动触发采暖系统的启动和运行，用户离开后自动降至节能模式；同时，当用户进入卧室休息时，系统又可以准确识别用户的睡眠状态，将卧室调整为最佳睡眠温度，而其他房间也将自动降至节能模式。通过实验室样板房的测试，可实现30%以上的节能。

　　中熵科技以新型半导体制热技术为基础，经过反复打磨，最终成功开发出一套新型智慧供热系统，以嵌入了半导体制热材料的一体化新型采暖地砖为载体，结合AI智能控制系统，实现了智能调控室温、“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届“创响徐州”科创大赛总决赛”初创企业组一等奖和“EIC绿色与智慧建筑加速器荣誉企业”的称号。

　　传统的供暖系统主要依靠热水在住宅小区内部管网循环，很容易出现“近热远冷”和“上热下冷”的现象。为满足较低温度住户的室内温度需求标准，热力站往往会超量供暖，以抵消输送途中的热量损耗，但与此同时也带来了较高温度住户室内的热能过供与浪费。

　　为着手解决这一难题，今年供暖季，北京市在近60万平方米供热面积内试点推广人工智能热网控制系统。根据室温、户外天气情况等因素，调节每个单元楼口处供热管网的阀门压力、流量，使之达到各区域热量分配平衡，实现以家庭为单位的个性化“按需供热”。

　　而张伟这套智能供热系统技术在此基础上更上一层楼，通过传感器获取人在室内的活动状态，对每个房间内铺设的地砖功率进行动态调控，做到真正意义上的“按需控温”。当智能系统感知室内无人时，便切换至低温运行；当人进入室内，系统则调节发热，在数分钟内将室温提高到设定温度，并可以识别人的不同活动模式，提供相匹配的最佳室温，大大提高了用户的舒适程度。

　　智能供热系统技术实现了热源和空气的零距离接触，免于长途输送的能量耗散，使热量无阻碍、无损耗地导送于室内空间，相比于传统供暖方式可节能至少30%以上，日常运行费用也低于传统供暖系统的50%（以北京地区冬季采暖费用为标准）。

　　2020年10月29日中共中央《十四五规划建议》发布，其中提到，“到2035年基本实现社会主义现代化远景目标，广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国建设目标基本实现。”

　　国家发改委等十部委早于2017年12月便联合发文推动清洁采暖。国家能源局电力司今年开展调研，促进电取暖在适宜地区的推广应用，努力发挥电取暖便捷、智能、绿色、低碳等优势。

　　以新型半导体制热材料为核心的智慧供热系统首次真正实现了“按需供热”的理念，若进行大规模推广使用，将产生大幅度节能减排效益。中国工程院院士魏敦山曾表示，“大力发展绿色建筑，对转变城乡发展建设模式和建筑业发展的方式、提高资源能源使用的效率，提高城市环境的质量，推进生态城市宜居建设，最大程度实现人与自然和谐共生具有重要意义。”

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