技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨烯電動采棉機(jī)，屬于新材料、新能源農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

1970年前后，中國沿海的山東省、江蘇省、浙江省和長江中游的湖北省、江西省種植棉花比較多。近20年來，中國東部和中部省份種植棉花的面積逐年減少。由于新疆許多地方的自然條件適合棉花的生長，新疆種植棉花的面積越來越大，特別是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)種植棉花較多，棉花已經(jīng)成為兵團(tuán)農(nóng)業(yè)的支柱，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的皮棉產(chǎn)量占全國皮棉產(chǎn)量的六分之一。

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)在棉花生產(chǎn)中推廣優(yōu)良品種、精量播種、測土施肥、矮密植、綜合防治病蟲害、節(jié)水灌溉取得了很大的成績，然而在人工采摘棉花上碰到了難題。由于棉花種植面積大，僅農(nóng)八師就種植了130萬畝棉花。人工采摘棉花速度慢，新疆每年要從外省招收80多萬人來新疆采棉花，采摘棉花的季節(jié)性強(qiáng)，成熟的棉花吐絮快，如果不能及時采收，延誤了采摘時間，碰上下雪，在田的棉花就要浪費掉。

十多年前，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)為了加快棉花采收，從國外進(jìn)口采棉機(jī)，2005年與中國航空工業(yè)集團(tuán)合作在新疆石河子制造國產(chǎn)采棉機(jī)，五年后，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的采棉機(jī)保有量達(dá)到708臺，新疆自治區(qū)的采棉機(jī)保有量為26臺。每臺采棉機(jī)在一個采摘期可以采收3000畝棉花。按照全國的棉花種植面積計算，全國采棉機(jī)的市場需要量為6000—8000臺。

目前，由于制造采棉機(jī)的金屬材料的強(qiáng)度不夠大，采棉機(jī)的扶導(dǎo)器、擋雜質(zhì)板、軋棉倉、軋棉滾筒長時間碰撞硬的棉花莖桿和硬質(zhì)棉鈴殼，這些機(jī)械部件用久了會發(fā)生變形，造成采棉機(jī)在棉田里發(fā)生故障停止采棉。現(xiàn)有的采棉機(jī)全部靠汽油發(fā)動機(jī)或柴油發(fā)動機(jī)提供動力，汽油發(fā)動機(jī)或柴油發(fā)動機(jī)工作時排放的黑煙會污染雪白的棉花，降低棉花的等級，現(xiàn)有的采棉機(jī)上的電子部件的工作效率也不高，這一切都需要加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種石墨烯電動采棉機(jī)。

為了及時采摘雪白的優(yōu)質(zhì)棉花，賣出好棉價，紡織出高檔棉織品，采棉機(jī)動力的發(fā)展趨勢是“油改電”。目前的鋰離子電池充一次電需要三個小時以上的時間，農(nóng)民在搶收季節(jié)里等不及，采用石墨烯作為鋰離子電池的陰極材料，石墨烯鋰離子電池的充電時間只要一分鐘至二分鐘，農(nóng)民就十分歡迎了。采棉機(jī)屬于大型農(nóng)業(yè)機(jī)械，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，摘棉快、效果好，位于美國明尼蘇達(dá)州的Benson工廠制造的凱斯620采棉機(jī)裝備了更大的軋棉倉和主機(jī)自動潤滑系統(tǒng)，已向新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)提供采棉機(jī)，新疆石河子貴航農(nóng)機(jī)裝備有限責(zé)任公司和浙江省紹興市世聯(lián)機(jī)械有限公司已經(jīng)制造出自主研發(fā)的新型國產(chǎn)采棉機(jī)。新疆有2400多萬畝棉田，由于進(jìn)口采棉機(jī)的價格太貴、采棉工成本上升，現(xiàn)有采棉機(jī)的數(shù)量不足、技術(shù)不夠先進(jìn)，經(jīng)常發(fā)生大面積棉花采收不及時、遇上雨雪爛在田里的事故。

石墨烯是近年來發(fā)現(xiàn)的新興材料，是一種輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，是目前世界上已知的強(qiáng)度最大的材料，比鋼鐵強(qiáng)度大100倍，比鉆石更堅硬；又是目前世界上導(dǎo)電性能最好的材料，還是一種最薄的、硬度最大的新材料。用石墨烯板材制造的軋棉倉的倉壁比用鋼板材制造的軋棉倉的倉壁薄，但硬度提高許多倍，軋棉倉內(nèi)部的空間增大，可以貯存更多的棉花，軋棉倉更加堅固，不易出現(xiàn)破損。用石墨烯材料制造的采棉機(jī)的機(jī)身輕，使用采棉機(jī)時消耗能源少，是一種節(jié)能的農(nóng)業(yè)機(jī)械。采棉機(jī)在廣闊的棉田里工作強(qiáng)度大，成熟期的棉花莖桿十分強(qiáng)硬，這就要求采棉機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度大，原來用鋼鐵材料制造的采棉機(jī)的扶導(dǎo)器、擋雜質(zhì)板、軋棉倉、軋棉滾筒用久了會發(fā)生變形，不如用石墨烯材料制造的經(jīng)久耐用。用石墨烯制造的高強(qiáng)度的石墨烯太陽能電池受到震動不易破碎，適合安裝在軋棉倉的頂部發(fā)電，美國佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員已將石墨烯太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率從2.9%提高到8.6%，不久還要提高到10%，具有市場競爭力。美國俄亥俄州的研究人員利用鋰離子可在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發(fā)出新的電池，將充電時間從過去的數(shù)小時之久縮短到不到一分鐘。石墨烯鋰離子電池的功率密度比一般的鋰離子電池高100倍，能量儲存密度比傳統(tǒng)超級電容高30倍。