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石墨烯智能纺织品用于热适应性服装

时间:2020-06-19 14:10:03 | 来源:

对二维(2D)材料石墨烯的新研究使研究人员能够制造出智能适应性服装,该服装可以降低炎热气候中穿着者的体温。

来自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,以利用石墨烯的卓越热性能和柔韧性来展示一件服装中的动态热辐射控制。这一发展也为新的应用打开了大门,例如交互式红外显示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)。在炎热的气候中,希望利用红外辐射的全部范围来降低可以通过使用红外透明纺织品实现的体温。对于相反的情况,红外线屏蔽罩是使人体能量损失最小化的理想选择。急救毯是用于处理极端体温波动情况的常见示例。

科学家的合作团队通过电调节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),证明了两种相反状态之间的动态过渡。

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

今天发表在《Nano Letters》杂志上的这项新研究表明,智能光学纺织品技术可以改变其热能见度。该技术使用石墨烯层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一些关键应用的关键需求,例如在温度过高的气候条件下对人体进行温度管理。隔热毯是用于此目的的常见示例。但是, ,随着周围环境变热或变凉而保持这些功能一直是一项艰巨的挑战。”

Kocabas教授补充说:“在不同形式的纺织品上成功地演示了光学特性的调制,可以充分利用纤维结构的广泛使用,并使在红外和电磁波谱的其他区域运行的新技术能够用于纺织品展示,通信,适应性太空服和时尚。”

这项研究是基于该小组先前使用石墨烯制造的热伪装进行的研究,该伪装会使红外热像仪蒙蔽。这项新研究还可以整合到现有的大规模生产的纺织材料中,例如棉花。为了演示,该团队开发了一件T恤衫内的原型产品,使穿戴者可以投射肉眼看不见但可以被红外摄像头读取的编码消息。

“我们相信我们的结果及时地表明了将石墨烯出色的光学性能转变为新颖的使能技术的可能性。传统材料无法实现所展示的功能。”

“这一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。轨道中的卫星面对太阳时会经历温度过高,并冻结在地球阴影下的情况。我们的技术可以实现通过控制热辐射并根据需要调节卫星温度来对卫星进行动态热管理。”科卡巴斯说。

Kostya Novoselov爵士教授也参与了这项研究:“这是一种美丽的效果,其固有地是在石墨烯的独特能带结构中产生的。看到这种效果引发了高科技应用,真是令人兴奋。”他说。

先进的材料是曼彻斯特大学的研究信标之一-开拓性发现,跨学科合作和跨行业合作伙伴关系的例子,正在解决地球面临的一些最大问题。#ResearchBeacons

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