石墨烯发热的原理主要基于其独特的物理特性和能量转换机制，具体可分为以下几个方面：

一、核心原理：电子动能耗散

结构基础

石墨烯由单层碳原子以六角形晶格结构排列，形成二维蜂窝状结构，具有优异的导电性和导热性。

电子运动与能量转换

当石墨烯发热膜通电时，自由电子在电场作用下加速运动，与碳原子发生碰撞产生布朗运动（不规则运动）。这种运动导致电子动能转化为热能，从而实现发热。

二、关键影响因素

高载流子迁移率

石墨烯的载流子迁移率是硅材料的10倍以上，能更高效地传导电子动能。

电阻发热效应

虽然石墨烯电阻较低（约 $10^{-6} \, \Omega·\text{m}$），但大电流下焦耳热效应显著，结合高载流子密度（约 $10^{13} \, \text{cm}^{-2}$），可高效转化为热能。

远红外线辐射

发热过程中释放的远红外线波长集中在5-14微米，与人体吸收范围一致，可实现高效能量传递。

三、优势特性

均匀性与稳定性

数亿个石墨烯分子同步发热，形成均匀热场，且温度波动小，稳定性高。

高效能转换

热电转换效率接近99%，能量损失极少。

四、应用场景

电热膜：

用于电子设备散热、医疗热疗等。

地暖系统：利用量子隧穿效应实现快速均匀升温。

综上，石墨烯发热通过电子动能耗散、高导热性及远红外线辐射的协同作用，实现高效、均匀的发热效果。