为热适应服装开发的石墨烯智能纺织品

对二维 (2-D) 材料石墨烯的新研究使研究人员能够创造出智能自适应服装，可以在炎热气候下降低穿着者的体温。曼彻斯特大学国家石墨烯研究所的一组科学家创造了一种原型服装，通过利用石墨烯卓越的热性能和柔韧性来展示一件衣服内的动态热辐射控制。这一发展还为新应用打开了大门，例如交互式红外显示器和纺织品上的隐蔽红外通信。

人体以红外光谱中的电磁波形式辐射能量(称为黑体辐射)。在炎热的气候下，最好充分利用红外辐射来降低体温，这可以通过使用透红外纺织品来实现。至于相反的情况，红外线阻挡罩是减少身体能量损失的理想选择。急救毯是一个常见的例子，用于处理体温波动的极端情况。

科学家合作团队通过对集成在纺织品上的石墨烯层的红外发射率(辐射能量的能力)进行电调节，证明了两种相反状态之间的动态转变。

单原子厚的石墨烯于 2004 年在曼彻斯特大学首次被分离和探索。它的潜在用途是广泛的，研究已经导致商业产品的飞跃，包括：电池、手机、体育用品和汽车。

今天发表在Nano Letters杂志上的新研究表明，智能光学纺织技术可以改变其热能见度。该技术使用石墨烯层来控制纺织品表面的热辐射。

领导这项研究的 Coskun Kocabas 教授说：“控制热辐射的能力是几个关键应用的关键必要条件，例如在温度过高的气候下对身体进行温度管理。热毯是用于此目的的一个常见例子。然而，在周围环境升温或降温时保持这些功能一直是一项突出的挑战。”

Kocabas 教授补充说：“在不同形式的纺织品上成功证明光学特性的调制可以利用纤维结构的普遍使用，并使在红外和其他电磁频谱区域运行的新技术能够应用于纺织品展示、通信、适应性宇航服和时尚。”

这项研究建立在同一小组之前的研究基础上，该研究使用石墨烯来制造能够欺骗红外摄像机的热伪装。新研究还可以整合到现有的大规模生产纺织材料中，如棉花。为了演示，该团队在 T 恤中开发了一种原型产品，允许穿着者投射肉眼不可见但红外摄像机可以读取的编码信息。

“我们相信我们的结果及时显示了将石墨烯的特殊光学特性转化为新型使能技术的可能性。所展示的能力是传统材料无法实现的。

“该研究领域的下一步是解决对地球轨道卫星进行动态热管理的需求。轨道上的卫星在面对太阳时会经历过高的温度并在地球的阴影中冻结。我们的技术可以实现动态热管理。通过控制热辐射和按需调节卫星温度来对卫星进行热管理。” 科卡巴斯说。

Kostya Novoselov 教授也参与了这项研究：“这是一个美丽的效果，本质上是在石墨烯独特的能带结构中路由的。看到这种效果产生了这些高科技应用，真是令人兴奋。” 他说。

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