石墨烯保暖褲 當真那麼神奇?

2020-12-05 騰訊網

霜降過後，冷空氣到各地打卡。各式各樣的防寒保暖服裝悉數登場，其中一款號稱「移動的恆溫棉被」，還能點亮燈泡，促進血液循環的石墨烯保暖褲吸人眼球。石墨烯到底是什麼高科技材料，添加了石墨烯的保暖褲真有商家宣傳的那麼神奇嗎?

貴為「新材料之王」

石墨烯是目前人類所發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最好的一種新型納米材料，被稱為「黑金」以及「新材料之王」。簡單來說，石墨烯是一種以特殊方式構成的六角形呈蜂巢狀晶格的碳原子單層物質，也可以理解為石墨的單層結構。它的晶格是由6個碳原子圍成的，是目前世界上已知最薄的納米材料，厚度約為0.334納米。假設一根頭髮的直徑是0.05毫米，把它軸向平均剖成大約15萬根，每根的厚度大約就是石墨烯的厚度。用石墨鉛芯的鉛筆在紙上輕輕掃過，留下的痕跡就可能是幾層石墨烯。

石墨烯具有超強的堅硬度，比最好的鋼材還要硬200倍，卻輕薄得可以立於玫瑰花瓣上;它具有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%;其電子遷移率非常高，是矽的100倍;它熱導率很高，是銅的10倍;它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光;它的結構非常緻密，即使是最小的氣體原子(氫原子)也無法穿透;它的表面積最大，4克就可鋪滿一個足球場……

正因為具有這些優質的光學、電學和力學特性，石墨烯應用領域十分廣泛。石墨烯目前較有潛力的應用是成為矽的替代品，製造超微型電晶體，用來生產未來的超級計算機。石墨烯碳原子的特殊結構形式，使其具有超強的結構穩定性，應用於電晶體方面，在接近單個原子的尺度上依然能夠穩定地工作，而且可以達到極高的工作頻率。相比之下，目前以矽為材料的電晶體在10納米左右的尺度上就會失去穩定性。相關資料顯示，用石墨烯取代矽，計算機處理器的運行速度將會快數百倍。IBM公司在2010年2月就已宣布將石墨烯電晶體的工作頻率提高到了100GHz，超過同等尺度的矽電晶體。

石墨烯獨特的二維結構使它對周圍的環境非常敏感，應用於化學傳感器，靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬，是電化學生物傳感器的理想材料。在醫學上，石墨烯製成的傳感器檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。

此外，石墨烯材料在柔性顯示屏、感光元件、新能源電池、海水淡化過濾器、儲氫材料及航空航天軍工應用等領域也具有突出的優勢。有科學家甚至預言，石墨烯將徹底改變21世紀，極有可能掀起一場席捲全球的顛覆性新技術新產業革命。

「石墨烯+纖維」功能強大

石墨烯這種神奇的材料，不僅能應用於航空航天等高科技領域，也能在人類的日常服飾方面大展身手。

石墨烯導熱係數高達5300瓦/米·度，高於碳納米管和金剛石，具有非常好的熱傳導性能，而且常溫下其電子遷移率超過納米碳管和矽晶體，而電阻率只約10-8歐·米，為世界上電阻率最小的材料。因此，由石墨烯製成的發熱膜，通過電池充電後能實現10秒升溫，產生熱量供給人們保暖。

此外，石墨烯還具有諸多引人矚目的光學屬性。IBM的研究人員發現，石墨烯能吸收和輻射高達40%的遠紅外線。人體又是良好的遠紅外線吸收體，其吸收波段以3~15微米為主，剛好是在石墨烯遠紅外線的作用波段。石墨烯加熱發射的8~15微米遠紅外波，能激活人體細胞核酸蛋白質等生物分子，深入人體的皮下組織改善血液循環;可直達肌肉關節深處，改善關節疼痛;可以調節自律神經，應用於抑鬱症治療;能夠提高巨噬細胞的吞噬功能，提高免疫功能;其熱作用通過神經體液的回答反應，能實現消炎功能;增加細胞的活力，增強生物體的新陳代謝等功能。

近年來，已經有企業和研究機構利用石墨烯這些光學屬性，合作研發了生物質石墨烯黏膠纖維紡絲技術，生產了生物質石墨烯複合纖維，生物質石墨烯內暖烯孔材料和石墨烯內暖絨材料等。這些「石墨烯+纖維」，除了具有一般纖維的特徵外，還具有極強的低溫遠紅外和防紫外線功能，有激活人體免疫細胞，增強機體機能，改善微循環，抑菌抗菌等功能。業內人士表示，石墨烯市場前景廣闊，不但對化纖紡織行業產生重大影響，對多個行業都將帶來誘人的改變。

廣泛應用尚需時日

2017年央視春節聯歡會上，一款神奇的高科技服裝精彩亮相。當時在哈爾濱分會場零下30℃的露天滑冰表演場地上，一群身穿輕薄型連體服裝的演員翩翩起舞。這款表演服裝便是採用石墨烯材料製成的。其利用石墨烯外觀輕薄的特點和具有快速充電釋放熱量且蓄積熱能功能的突出優勢，很好地達到了抗寒保暖的效果。據研發該產品的智烯科技公司負責人介紹，這款特殊的服裝能在30秒內快速升溫到40℃左右，恆溫時間可持續3~5小時，具有高效保暖效果以及輕巧、便捷的特點。

如今兩年過去了，石墨烯保暖服飾是否已經走下舞臺來到尋常百姓家?業內人士表示，石墨烯在服裝方面的廣泛應用尚需時日。

在學術人士看來，目前石墨烯材料的生產和技術的研發，還沒有完全進入到工業化的生產階段，真正的石墨烯產品還非常少。幾位做石墨烯面料生產的業內人士表示，石墨烯這種材質目前確實正在開發應用到服裝面料上，不過現在還是以少量的運動和戶外服裝應用居多，距離全面進入服裝領域還有很大的距離。

專家表示，石墨烯的保暖功效毋庸置疑，但是目前市場上真正掌握石墨烯面料製造技術的生產廠家還比較少。一方面，石墨烯製造成本非常高，對於一般銷售價格在百八十元的保暖褲而言，有多少石墨烯含量可想而知;另一方面，即使是真正的石墨烯面料，相較於羊絨或者很多化纖材料相似的保暖效果，消費者是否願意為其高昂的價格買單。

「石墨烯用途正逐步拓展，但速度沒有想像中那麼快，因為一項新技術一般可能需要5~10年，甚至更長時間，才能真正深入到我們生產生活當中。」國家膠體材料工程技術研究中心相關專家表示。

儘管人們對石墨烯進入日常生活充滿期待，產業化之路仍漫長而崎嶇。起碼可以負責地說，目前市場上幾十元一條的「石墨烯」保暖褲並沒有宣傳得那麼「美」。

文章來源：石墨烯快訊

相關焦點

  • 高科技內衣能導熱能亮燈,但是添加石墨烯的保暖內衣真的保暖嗎?
    進入冬季最忌諱的就是要風度不要溫度，所以選一套合適的保暖內衣就特別重要，前段時間說有一種很神奇的保暖褲，拿個燈泡放上去就會亮，說是能夠導熱還能促進血液的循環，到底是什麼樣的褲子，真有那麼神嗎？一起來看！
  • 走進神奇「黑金」石墨烯的世界
    對，它就是石墨烯。從實驗室走出來的石墨烯，經過科技成果轉化，現已成功應用到航天、工業等各個領域。接下來，就隨記者一起見證石墨烯材料的「蛻變」之路。石墨烯口罩一個頂十個石墨烯是一種由碳原子組成的六角形二維碳納米材料，具有厚度最薄、強度最高、透光最好、導電最好、導熱最好等幾大特性，如果和A4紙比較，那麼單層的石墨烯厚度僅僅是A4紙厚度的一百萬分之一。
  • 石墨烯:改變世界的神奇材料
    石墨烯：改變世界的神奇材料 2021-01-01 20:43 來源：澎湃新聞·澎湃號·媒體
  • 石墨烯應用時代來臨,「神奇材料」石墨烯正在走進人們生活
    一件輕薄的馬甲,這就是石墨烯發熱技術的神奇之處。」日前,石墨烯產業奠基人、國際石墨烯創新中心專家委員會顧問、深圳烯旺新材料科技股份有限公司董事長馮冠平教授在接受採訪時,向記者這樣介紹烯旺科技即將發布的石墨烯發熱智能產品系列。
  • 「神奇材料」石墨烯可能成為環境汙染物
    「神奇材料」石墨烯可能成為環境汙染物 > 　　■新知　　譯 彭爽娟　　對於許多石墨烯的追隨者來說，石墨烯是一種可以改變世界的神奇物質。
  • 石墨烯:神奇的「新材料之王」
    石墨烯可以做到。這種神奇的材料究竟是如何「煉成」的——經濟日報記者近日走進「首都科學講堂」，為您一探究竟。　　近日，在北京市科協主辦、九三學社北京市委特別支持的第667期「首都科學講堂」上，中國科學院院士、北京石墨烯研究院院長劉忠範與北京石墨烯研究院副院長、石墨烯器件技術研究部部長魏迪，向公眾介紹了石墨烯——這款曾獲得2010年諾貝爾獎的明星材料。
  • 石墨烯：神奇的「新材料之王」
    石墨烯可以做到。這種神奇的材料究竟是如何「煉成」的——經濟日報記者近日走進「首都科學講堂」，為您一探究竟。近日，在北京市科協主辦、九三學社北京市委特別支持的第667期「首都科學講堂」上，中國科學院院士、北京石墨烯研究院院長劉忠範與北京石墨烯研究院副院長、石墨烯器件技術研究部部長魏迪，向公眾介紹了石墨烯——這款曾獲得2010年諾貝爾獎的明星材料。
  • 石墨烯「暗黑」面:神奇材料變身嚴重汙染物
    對於許多石墨烯的追隨者來說，石墨烯是一種可以改變世界的神奇物質。但它同時是否也會對地球造成汙染呢?　　石墨烯「暗黑」面：神奇材料變身嚴重汙染物　　「現在的情形類似於30年前我們面對化學品和藥物的時候，」JacobD.Lanphere，一位來自加利福利亞大學河濱伯恩斯工程學院的研究員說道
  • 探秘石墨烯的神奇排列密碼,憑藉什麼成為新材料之王?
    然而我們卻總被大自然所蘊藏的神奇所嘆服。比如蜂巢,當科學家第一次發現這種六邊形結構的奧妙之處時,才發現蜜蜂們的建築才能仿佛是上帝賦予的。研究發現,這種正六角形的建築結構,在最節省原料的前提下,讓蜂巢的容積實現了最大化,以容納更多蜜蜂。這種等六邊形連接的結構形式,同時密合度最高,原料等量而均勻,不僅精巧神奇,而且是一種最經濟的空間架構。
  • 石墨烯：潛力無窮、未來科技的神奇材料
    或許你連聽都沒聽過，它是一種被視為很可能改變未來世界的神奇材料，由於它可以應用於信息、能源、航天、運輸、醫療等產業，具有相當大的潛質，各國學術機構以及產業界紛紛投資研發，以期搶下市場大餅。石墨烯是由碳原子組成，形狀如六角形蜂巢晶格的平面薄膜，僅一個碳原子那麼薄，若把20萬片石墨烯薄膜疊在一起，也只有一根髮絲那麼厚。
  • 神奇!石墨烯扭轉「角度」可變超導體
    英國《自然》雜誌日前連發兩篇物理學重磅論文，報告了麻省理工學院（MIT）科學家對非常規超導材料的行為的新見解，這一發現轟動業界，被稱為石墨烯超導的重大進展。此類材料已讓物理學家困惑達幾十年之久，而最新發現或有助於開發高溫超導材料，用來製作強大的磁體或開發低功耗電子技術。
  • 石墨烯上CCTV啦!新聞頻道專題節目《石墨烯到底有多神奇?》(附視頻)
    ，四部委發布《新材料產業發展指南》，石墨烯又強勢上榜，就在今天的CCTV13新聞頻道的朝聞天下欄目中，播出了長達10分多鐘的專題《石墨烯到底有多神奇》，下面我們一起去看看。 目前已有公司宣稱用石墨烯來做快速充電電池，只需20秒就可以給手機充滿電。除了電池，還有公司用石墨烯做內衣、襪子等。那麼，石墨烯到底是何方神聖呢？我們跟隨記者去了解一下。
  • 石墨烯：神奇材料看這裡
    石墨烯可以做到。近日，在北京市科協主辦的「首都科學講堂」上，中國科學院院士、北京石墨烯研究院院長劉忠範和北京石墨烯研究院副院長、石墨烯器件技術研究部部長魏迪這兩位專家，向公眾介紹了石墨烯這款曾獲得2010年諾獎的明星材料。
  • 來自未來的材料石墨烯,並沒有那麼強大?被鳥屎揭露真實面目!
    在近兩年的時間裡，一個新的名詞開始進入大眾的視線，它就是石墨烯，我們經常會聽到石墨烯電池這個名字，那麼石墨烯到底是什麼呢？它到底可以給我們的生活帶來哪些改變？
  • 讓神奇的石墨烯纖維進入尋常百姓家
    石墨烯，本世紀最具顛覆性的新材料之一，其優異的性能在高端紡織新材料領域快速發展。它是目前發現的最薄的二維材料，10萬片石墨烯疊加在一起只有一根頭髮絲的厚度，1克石墨烯平鋪，可達2640平方米；它又是現今最結實的材料，其強度是鋼鐵的100多倍。
  • 冬奧會上的石墨烯防熱服太神奇了,他的背後有那麼多黑色科技
    當時，現場溫度為-3℃，為做好72名演員的防寒保溫工作，主隊採用石墨烯智能保暖服，保證他們在超低溫環境下穿著輕便演出服的保暖需求，保證動作的舒展性。那麼你知道這種純正石墨烯材料熱衣背後的黑色技術嗎？讓我們一探究竟。據了解，純石墨烯取暖服是保暖衣與石墨烯加熱膜為材料。石墨烯幾乎透明，只吸收2.3%的光。他的密度如此之大，即使是最小的氣體分子也無法穿透。
  • 神奇的超輕超彈多孔氣凝膠材料——三維石墨烯
    ，也帶給了石墨烯許多神奇的物理性能。那麼應該如何構築如此優異性能的三維石墨烯氣凝膠？首先，確保高質量二維石墨烯材料的可控生長，減少缺陷，保持六邊格子完整，提升層數均勻性；其次，考慮結構單元匹配，確定採用片狀結構、管狀結構，或者棒狀結構的匹配；還要考慮結構單元的連接方式，優化連接強度及單元連接數；最後以實際應用考慮引入適合的孔徑結構。目前主要的製備方法包括以下三種：溼化學技術、3D列印技術、化學氣相沉積（CVD）製備技術。
  • 首都科學講堂第667期《神奇的石墨烯材料——機遇與挑戰》
    2020年10月17日，首都科學講堂線上開講，本次首都科學講堂邀請了北京石墨烯研究院院長、中國科學院院士劉忠範和北京石墨烯研究院副院長魏迪，為大家帶來題為 《神奇的石墨烯材料：機遇與挑戰》的精彩講座。
  • 【轉型進行時】石墨烯:改變世界的神奇材料(下)
    搶抓機遇 聚力石墨烯研發生產 我國是全球石墨烯研究和產業化最活躍的國家之一，隨著石墨烯應用場景不斷拓展，預計到2021年，全國石墨烯市場規模將達200億元。 山西大同，一個以全國首個獨創乾式物理催化法石墨烯粉體生產項目為基礎，致力於石墨烯下遊產品的研究、開發和應用的石墨烯+新材料儲能產業園正在崛起。
  • 碳基晶片研發突破，採用石墨烯電晶體，被稱為21世紀的神奇材料
    石墨烯除了韌性好強度高，其實還具有非常好的導熱性和導電性，被稱之為21世紀最神奇的材料，在太陽能技術、快速充電技術而最讓人吸引眼球的亮點是石墨烯電池，曾經西班牙一家以工業規模生產石墨烯的Graphenano公司同西班牙科爾瓦多大學合作開發出首例石墨烯聚合材料電池，其儲電量是目前市場最好產品的三倍，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公裡，而其充電時間不到8分鐘，石墨烯確實是一種神奇的材料。