电热膜定义和类型划分是否科学的问题

sola

作为“电热膜专题”的主持人，共十二期的文稿已使我深感江郎才尽。角色转换为“电热膜论坛”的版主，我本人已经没有太多可以成文的内容，因此希望关心专注和从事电热膜相关行业的所有朋友们，大家动起手来，哪怕是写写感想、发点牢骚。你我都是业余作者，用不着怕别人笑谈文笔，在这方面我已经给您做了榜样。

抛砖以引玉，作为本论坛的开篇，版主拟针对“电热膜专题”中读者们提出的各类问题，作出回答。

问题三 电热膜定义和类型划分是否科学的问题

问：王博士，电热膜定义和类型划分始终是大家关心的话题之一。我们注意到您给电热膜的定义与此前流行的定义有所不同。同时您也是国内第一个提出给电热膜划分类型的人，并提出了四分法的概念；建筑工业行业《低温辐射电热膜》产品标准征求意见稿中把电热膜分为两类，报批稿最终又分为三类。目前电热膜的叫法仍然很多，应该如何解释这一现象，换句话说，您认为哪种分类方法最为科学？再就是，高分子电热膜单独作为一个类别，而您又是这一类型的为数不多的代表企业之一，有人认为您涉嫌左右电热膜类型划分，您对此作何解释？

王安生：实际上这是一个很严肃的电热膜行业的理论问题。

如何定义电热膜和如何给电热膜分类，在《低温辐射电热膜》产品标准编制和审核过程中一直是花费时间较多的，也出现过很多争议，这毫不奇怪。因为参编的所有电热膜厂家在宣传自己的产品时，都一定会给自己的电热膜有一个定义和相应的名称，要改变自然就会有想法。如同我在专题中所述，“大部分电热膜的名称都是生产厂家从不同角度给自己产品起的名字，有的以电热膜外覆绝缘材料定义电热膜，如：聚亚酰胺电热膜，硅（橡）胶电热膜，云母电热膜，PET电热膜；有的是以电热膜功率密度大小定义，如低温、中温、高温电热膜；有的从强调辐射热概念定义电热膜，如：辐射电热膜，远红外电热膜；有的叫纳米电热膜、碳纳米电热膜；也有如生态电热膜、电热地膜则分别从电热膜的环保特性和地暖应用方式上定义电热膜。而最近两年在上海、四川、重庆、武汉等地普遍叫的比较响的‘硅晶、碳晶电热膜’以及最近出现的‘ 高（超）碳晶电热膜’等等，据笔者考察以及与个别厂家沟通后，可以基本断定这类电热膜应该是碳纤维电热膜，如果细分类型也应该是定语后面最后加上碳纤维电热膜。”除了文章中提到的名称外，最近一年来又有“低电压电热膜、自限温电热膜、微晶电热膜”等等出现，初步统计至少有二十几种不同电热膜名称。

出现如此多的电热膜名称也是很正常的事。产生这一现象的原因恰恰说明电热膜行业理论的滞后，包括定义和类型划分在内的这些最基本的指导性内容的严重缺失。电热膜行业是从应用实践中开始的，走的是“实践－认识－再实践－再认识”的发展历程。电热膜产品标准的制订包括给电热膜定义和科学的分类是从实践上升到认识，并逐渐建立相应的理论体系的良好开端。

已无从考证是谁在国内首先翻译使用了“电热膜”这一概念，其精准程度是无任何其他词语所能替代的，笔者为之叫好。但是电热膜定义则十分混乱，大都带有产品类型尤其印刷油墨电热膜产品的痕迹，显然是不科学的。经过专家们反复推敲，《低温辐射电热膜》标准报批稿给电热膜定义为“通电后能够发热的一种薄膜，是由电绝缘材料与封装其内的发热电阻材料组成的平面型发热元件。”该定义准确地把电热膜的三大特性巧妙地糅合在了一起，即：“使用能源??电”、“能源转换??电到热”、“产品结构??膜”。该定义比我表述的电热膜更加准确、用词也更加简练，所以在我此后的文章里，均采用了这一定义。

关于电热膜类型划分，因为发热材料是电热膜的核心，起到决定电热膜性能的主要作用，也最能反映出电热膜产品的本质差异，所以以发热材料作为电热膜类型划分的依据是没有异议的，所有参编单位的电热膜厂家也是默认的。之所以出现四分法、两分法到最后决定为三分法则是分别从材料学分类法的不同角度出发提出的。两分法依据的是传统的材料学分类法，即把自然界客观存在的和人工合成的所有物质（材料）简单划分为金属材料和非金属材料，移植到电热膜分类上，自然形成相应的“金属电热膜和非金属电热膜”两大类；我2006年在《供热制冷》杂志上提出的四分法，是在考虑了发热体材料不同的基础上，结合市面上出现的产品特点，把电热膜分为“金属电热膜、印刷油墨电热膜、碳纤维电热膜、高分子电热膜”；三分法是按现代材料学分类法，把电热膜分为“金属基（JM）电热膜、无机非金属基电热膜（WM）、高分子电热膜（GM）”三大类，在无机非金属基电热膜类型中，结合目前技术较为成熟和应用较为广泛的电热膜发热体材料特性，又细分为“碳基油墨电热膜和碳纤维电热膜”两个次一级类别。

究竟应该如何划分电热膜类型，没有绝对的答案。但是，最终按三分法确定电热膜类型是在编制组经过充分酝酿和广泛征求意见的基础上，标准审查专家组审核通过的。这些专家中，有北京大学化学学院高分子材料学教授、清华大学热能工程系教授、北京科技大学金属材料学院教授、科学院系统的教授，国家质量检测检验中心、国家远红外检测中心以及中国建筑设计研究院等单位的近二十位专家学者。尤其应提到的是北京建筑设计院教授级高工张锡虎先生，总是在用反证法求证标准中的所有条款，只有在获得满意答案后才可首肯，否则是绝不允许任何有异议的条目过关的，彰显出老一代科学家严谨的治学学风和对标准严格把关的强烈社会责任感，也使我受益匪浅。

因此，我个人认为最为科学的电热膜分类法是三分法，明显优于两分法和四分法，它既是对国内外电热膜产品行业现有类型的归纳总结，更是具有前瞻性的，对于未来材料学的技术进步带来电热膜新类型出现，可以按三分法简单的将其归类。而看似相同的两分法和四分法中的“金属电热膜”，在三分法中被称作“金属基电热膜”，多了“基”字，增加了重要内涵，因为材料学的进步同样也在颠覆着传统意义的金属概念。需要说明的是，我在专题文章“电热膜定义及类型划分”（见《地暖月刊》2009年第4期）成稿时，《低温辐射电热膜》产品标准仍在讨论中，而在报批稿形成以后，我是严格按照其定义的三分法书写自己文章的。

高分子电热膜被单独作为一类，引起包括电热膜同行们的一些议论甚至于批判，我也听到过。主要可能是因为我是该标准的主要起草人之一，在标准起草和修改、多次接受专家答疑和审查时，直接问我的和由我代表编制组回答的技术问题是最多的。而我代表的新宇阳公司又是国内第一个打出高分子电热膜的企业，加上国内普遍的信用缺失和专家误国的诸多案例，使人们有了对我怀疑和议论的理由。

其实，换一个角度讨论这个问题，不用费太多口舌就能得出结论。首先，按发热体材料划分电热膜类型是否科学？答案是肯定的；其次，导电高分子材料是不是发热材料的一种？与其他的发热材料相比是不是有显著的不同？导电高分子是否为高分子材料的一个分支学科？导电高分子材料是否已经应用于电热材料领域？导电高分子材料是单一物质还是可以形成导电高分子材料系列？答案也一定是肯定的。最后，先不说我个人要左右那么庞大的、来自能够代表我国最高学术和科技领域的专家队伍丧失起码的职业道德为个人所用有多大的可能性，高分子电热膜自成一类，我个人和新宇阳公司到底能得到有多少实质的好处。换句话说，如果打“高分子电热膜”牌就一定能给公司带来直接的商业利益，在重视商业炒作远强于产品技术研究之我国商业环境现状下，打此概念牌的恐怕轮不到新宇阳。

附：什么是导电高分子？

通常人们所认知的高分子材料多为电绝缘材料，如：塑料、纤维等。1976年，日本筑波大学白川英树教授发现在聚乙炔薄膜中掺杂1%的I2物质，可使聚乙炔薄膜的导电度提升十亿倍，这个科学上偶然的发现，开启了导电高分子材料的时代。这项发现突破了传统的导体、半导体和绝缘体的物质范畴，被认为是对传统高分子概念的重大突破。正是导电高分子的发现、合成方法及性能研究，使美籍科学家Heeger、MacDiarmid 和日籍科学家白川英树三人共同分享了2000年诺贝尔化学奖。

目前的导电高分子聚合物分为本征型和参杂型两大类，其共同特征是均具有交替的单键、双键共轭结构，并经由“添补”的动作，即从聚合物分子结构中移走电子或添加孔洞，使这些电子、电洞能在分子上自由移动，便可形成高分子的导电特性。

导电高分子领域已经有很多重要的实际应用，例如底片上的抗静电物质、计算机屏幕上用来抗电磁辐射的遮蔽剂、可以隔绝阳光的窗户等，此外，半导体高分子也已经被用在电热材料、发光二极管、电池、移动电话显示器、迷你电视屏幕上等。

由于导电高分子的研究和多个学科有着密切关系，未来的导电高分子材料及应用将随着研究的不断深入而显示出多元特性。