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未来的衣服不怕热:石墨烯可穿戴智能纺织品可以自动调节温度

发布时间:2020-09-21 20:58:06

来源:六安之光

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对二维(2D)材料石墨烯的新研究使研究人员能够在炎热的气候下制造智能的适应性服装,以降低穿戴者的体温。

曼彻斯特大学石墨烯研究所(GrapheneInstitute)的科学家们制作了一套西装原型,展示了一种服装的动态热辐射控制,它利用了石墨烯卓越的热性能和灵活性。这一发展也为交互式红外显示和隐藏红外通信等新应用打开了大门。

人体以电磁波的形式在红外光谱中辐射能量(称为黑体辐射)。在炎热的气候下,最好充分利用红外辐射的全部范围,以降低利用红外透明纺织品所能达到的体温。相反,红外阻挡帽是将人体能量损失降至最低的理想方法。

研究小组通过电调制集成在纺织品上的石墨烯层的红外发射能力(辐射能量),展示了两种相反状态之间的动态转变。

2004年,曼彻斯特大学首次分离并探索了一种原子厚石墨烯。它的潜在用途是巨大的,而且在包括电池、手机、体育用品和汽车在内的商业产品开发方面也取得了长足的进步。

新的研究表明,智能光学纺织技术可以改变其热可见度。该技术利用石墨烯层来控制纺织品表面的热辐射。

CosquinKokabas教授说:控制热辐射的能力是几个关键应用的关键要求,例如在过热的气候下对人体的温度管理。热毯子是这方面的常见例子。然而,当周围环境变热或变冷时,保持这些功能是一个突出的挑战。

科卡巴斯教授补充说:我们已经成功地证明了不同形式纺织品的光学特性的调制,充分利用了光纤结构,从而使在红外和电磁光谱其他部分工作的新技术可用于纺织品显示器、通信、适应性航天服和时装应用。

前一阶段的研究:使用石墨烯制作热伪装,从而愚弄红外摄像机。这项新研究也可以整合到现有的大规模纺织材料中,比如棉花。为了证明这一点,研究小组研制了一种t恤的原型,可以让佩戴者投射肉眼看不见但可以被红外摄像机读取的编码信息。

我们相信,我们的研究结果及时地证明了将石墨烯优异的光学性能转化为新的支撑技术的可能性。传统材料无法达到所展示的能力。

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要。在轨卫星面对太阳时会经历过高的温度,在地球的阴影下会结冰。我们的技术可以通过控制热辐射和根据需要调整卫星的温度来实现卫星的动态热管理。

先进材料是曼彻斯特大学的研究灯塔之一,也是开创性发现、跨学科合作和跨部门合作的范例,它们正在解决地球面临的一些最大问题。

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