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郑州华晶金刚石股份有限公司

石墨烯发热服原理解密

关键词 石墨烯 , 材料 , 发热服|2018-07-11 10:50:39|来源 新华网
摘要 在2018年平昌冬奥会闭幕式上,“北京8分钟”惊艳亮相,现场气温为-3℃,为了做好72名演员的防寒保暖工作,主创团队采用石墨烯智能发热服,来确保他们在穿着轻薄的演出服装时不会被冻伤...

        在2018年平昌冬奥会闭幕式上,“北京8分钟”惊艳亮相,现场气温为-3℃,为了做好72名演员的防寒保暖工作,主创团队采用石墨烯智能发热服,来确保他们在穿着轻薄的演出服装时不会被冻伤,还可以保证动作舒展;并且在市场上还有石墨烯发热马甲、石墨烯护腰、石墨烯取暖气等等,你知道石墨烯发热服的主要成分是什么吗?

        石墨烯发热服是以石墨烯为材料的保暖衣。石墨烯几近透明,只吸收2.3%的光。并且其非常致密,即使最小的气体分子也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板等。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”以及“新材料之王”。

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        石墨烯具有完美的二维晶体结构,它的晶格是由六个碳原子围成的六边形,厚度为一个原子层。碳原子之间由σ键连接,结合方式为sp2杂化,这些σ键使石墨烯具有极其优异的力学性质和结构刚性。石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍,甚至超过钻石。在石墨烯中,每个碳原子都有一个未成键的p电子,这些p电子可以在晶体中自由移动,且运动速度高达光速的1/300,使石墨烯具有良好的导电性。

        石墨烯是由一层碳原子构成的薄片,碳原子以sp2杂化形成平面六边形的单层的纳米材料。在自然界中存在着大量的石墨烯,但因为其以层层叠加的石墨的形式存在,所以获得单层石墨烯非常困难。直至2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·海娒和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出石墨烯,并因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。

        石墨烯发热服发热原理是基于单层石墨烯的特性,首先石墨烯是目前为止导热系数最高的材料,具有非常好的热传导性能。其次,石墨烯在室温下载流子(导电离子)为15000cm/(v.s),这一数值超出硅材料的十倍,是目前已知载流子迁移率最高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上,与很多材料不一样,石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小。焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。因此,石墨烯发热服在使用的过程中,通过电池充电之后便会迅速发热,产生热量供给人们保暖。

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