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石墨烯保暖裤 当真那么神奇?

石墨烯是目前人类所发现的最薄、强度最大、导电导热性能最好的一种新型纳米材料，被称为“黑金”以及“新材料之王”。简单来说，石墨烯是一种以特殊方式构成的六角形呈蜂巢状晶格的碳原子单层物质，也可以理解为石墨的单层结构。它的晶格是由6个碳原子围成的，是目前世界上已知最薄的纳米材料，厚度约为0.334纳米。假设一根头发的直径是0.05毫米，把它轴向平均剖成大约15万根，每根的厚度大约就是石墨烯的厚度。用石墨铅芯的铅笔在纸上轻轻扫过，留下的痕迹就可能是几层石墨烯。

石墨烯具有超强的坚硬度，比最好的钢材还要硬200倍，却轻薄得可以立于玫瑰花瓣上;它具有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%;其电子迁移率非常高，是硅的100倍;它热导率很高，是铜的10倍;它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光;它的结构非常致密，即使是最小的气体原子(氢原子)也无法穿透;它的表面积最大，4克就可铺满一个足球场……

正因为具有这些优质的光学、电学和力学特性，石墨烯应用领域十分广泛。石墨烯目前较有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。石墨烯碳原子的特殊结构形式，使其具有超强的结构稳定性，应用于晶体管方面，在接近单个原子的尺度上依然能够稳定地工作，而且可以达到极高的工作频率。相比之下，目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性。相关资料显示，用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。IBM公司在2010年2月就已宣布将石墨烯晶体管的工作频率提高到了100GHz，超过同等尺度的硅晶体管。

石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感，应用于化学传感器，灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟，是电化学生物传感器的理想材料。在医学上，石墨烯制成的传感器检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。

此外，石墨烯材料在柔性显示屏、感光元件、新能源电池、海水淡化过滤器、储氢材料及航空航天军工应用等领域也具有突出的优势。有科学家甚至预言，石墨烯将彻底改变21世纪，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

“石墨烯+纤维”功能强大

石墨烯这种神奇的材料，不仅能应用于航空航天等高科技领域，也能在人类的日常服饰方面大展身手。

石墨烯导热系数高达5300瓦/米·度，高于碳纳米管和金刚石，具有非常好的热传导性能，而且常温下其电子迁移率超过纳米碳管和硅晶体，而电阻率只约10-8欧·米，为世界上电阻率最小的材料。因此，由石墨烯制成的发热膜，通过电池充电后能实现10秒升温，产生热量供给人们保暖。

此外，石墨烯还具有诸多引人瞩目的光学属性。IBM的研究人员发现，石墨烯能吸收和辐射高达40%的远红外线。人体又是良好的远红外线吸收体，其吸收波段以3~15微米为主，刚好是在石墨烯远红外线的作用波段。石墨烯加热发射的8~15微米远红外波，能激活人体细胞核酸蛋白质等生物分子，深入人体的皮下组织改善血液循环;可直达肌肉关节深处，改善关节疼痛;可以调节自律神经，应用于抑郁症治疗;能够提高巨噬细胞的吞噬功能，提高免疫功能;其热作用通过神经体液的回答反应，能实现消炎功能;增加细胞的活力，增强生物体的新陈代谢等功能。

近年来，已经有企业和研究机构利用石墨烯这些光学属性，合作研发了生物质石墨烯黏胶纤维纺丝技术，生产了生物质石墨烯复合纤维，生物质石墨烯内暖烯孔材料和石墨烯内暖绒材料等。这些“石墨烯+纤维”，除了具有一般纤维的特征外，还具有极强的低温远红外和防紫外线功能，有激活人体免疫细胞，增强机体机能，改善微循环，抑菌抗菌等功能。业内人士表示，石墨烯市场前景广阔，不但对化纤纺织行业产生重大影响，对多个行业都将带来诱人的改变。

广泛应用尚需时日

2017年央视春节联欢会上，一款神奇的高科技服装精彩亮相。当时在哈尔滨分会场零下30℃的露天滑冰表演场地上，一群身穿轻薄型连体服装的演员翩翩起舞。这款表演服装便是采用石墨烯材料制成的。其利用石墨烯外观轻薄的特点和具有快速充电释放热量且蓄积热能功能的突出优势，很好地达到了抗寒保暖的效果。据研发该产品的智烯科技公司负责人介绍，这款特殊的服装能在30秒内快速升温到40℃左右，恒温时间可持续3~5小时，具有高效保暖效果以及轻巧、便捷的特点。

如今两年过去了，石墨烯保暖服饰是否已经走下舞台来到寻常百姓家?业内人士表示，石墨烯在服装方面的广泛应用尚需时日。

在学术人士看来，目前石墨烯材料的生产和技术的研发，还没有完全进入到工业化的生产阶段，真正的石墨烯产品还非常少。几位做石墨烯面料生产的业内人士表示，石墨烯这种材质目前确实正在开发应用到服装面料上，不过现在还是以少量的运动和户外服装应用居多，距离全面进入服装领域还有很大的距离。

专家表示，石墨烯的保暖功效毋庸置疑，但是目前市场上真正掌握石墨烯面料制造技术的生产厂家还比较少。一方面，石墨烯制造成本非常高，对于一般销售价格在百八十元的保暖裤而言，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，相较于羊绒或者很多化纤材料相似的保暖效果，消费者是否愿意为其高昂的价格买单。

“石墨烯用途正逐步拓展，但速度没有想象中那么快，因为一项新技术一般可能需要5~10年，甚至更长时间，才能真正深入到我们生产生活当中。”国家胶体材料工程技术研究中心相关专家表示。

尽管人们对石墨烯进入日常生活充满期待，产业化之路仍漫长而崎岖。起码可以负责地说，目前市场上几十元一条的“石墨烯”保暖裤并没有宣传得那么“美”。

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