【科普】保暖还发热,冠以“石墨烯”之名的过冬神器靠谱吗?

“冰益壮,地始坼。” 冬至刚刚过去,全国绝大部分地区都处于凛冽的寒冬时节,保暖也就成为了人们最重要的诉求。

市面上,各种新兴取暖神器层出不穷,主打“石墨烯”概念的冬日神器更是火热。电商平台上,消费者可以便捷地买到石墨烯暖手宝、石墨烯电暖器、石墨烯电热毯、石墨烯羽绒服等诸多产品。

然而,冠以“石墨烯”之名的过冬神器,真有这么神奇吗?

先看一段关于石墨烯的介绍:“石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料 。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。”2010年,两位科学家因为成功分离石墨烯获得诺贝尔奖。

单从性能来看,石墨烯的确有优化服装性能的特性,可实际的保暖功效呢?前段时间,上观新闻的记者采访了东华大学纺织学院的教授兼博导王府梅。王教授表示:“如果衣服真的含有石墨烯,会迅速把人体的温度向外部传导,这能发挥保暖效果吗?”不仅不保暖,还具有良好的散热特性,这才是石墨烯保暖衣物的真相。不过,这也并不意味着石墨烯不能运用在保暖衣物中,前提是衣服得有一个热源,通过通电等间接手段发热,借由石墨烯快速传导热量,而不是直接由石墨烯发热。

实际上,早在2018年平昌冬奥会的“北京8分钟”中,石墨烯发热服就曾亮相。当时,主创团队为了让演员在零下环境中,穿上暖和的衣服正常表演,特地利用石墨烯超高导热系数的特性,研制出了超薄透明的石墨烯电热薄膜技术。据介绍,该款石墨烯演出服能够在低温下智能发热保温。相关负责人表示,这款发热服不仅要有发热功能,还要保证材料的安全、电池的续航能力和服饰的舒适度。同样,今年年初的北京冬奥会中,颁奖服同样采用了石墨烯发热技术。由此可见,一款合格的石墨烯发热服有着极高的标准,市面上大多石墨烯保暖衣服仅仅处于“概念”阶段。

除开导热功能,石墨烯在纺织行业还有很多优异的性能有待开发应用。

其一,抗静电性能。由于石墨烯具备良好的导电性能,所以可以加速纺织物表面的电荷消散,从而达到抗静电效果;其二,防紫外线性能,石墨烯具备独特的光学特性,如与波无关的光吸收,能够提高其改性织物的防紫外线性能;其三,抗菌性能,石墨烯具备良好的生物相容性,抗菌能力强,无毒无害。除开以上常见性能,石墨烯改性织物还具备防弹性能、电磁屏蔽性能等等,以上可用于特殊行业的织物应用。

除开以上,石墨烯改性织物还有一个巨大的优点,那就是安全环保、易分解。纺织行业的废水污染一直是老大难问题,而且严重威胁人类的长期发展。而石墨烯可以助力有机染料形成无毒分子,石墨烯良好的光催化效果也可以很好地降解纺织废水和染料。

基于以上性能,石墨烯终将引领纺织行业新一轮的“材料革命”。不过目前,真正的石墨烯纺织材料依旧较少。主要原因在于,一是石墨烯价格高昂,生产成本高;二是大众对石墨烯织物的接受度和认可度并不高,目前的石墨烯相关产品依旧属于炒概念的阶段,并没有真正引起大众对石墨烯功能材料的认可。不过,随着石墨烯原材料制备的发展,石墨烯材料终将引领高端纺织材料的一次大发展和大革新。

借用国科学院院士、北京石墨烯研究院院长的一段话:“对于石墨烯材料来说,理想与现实之间还有一道鸿沟,需要花大气力去弥补、去跨越这道鸿沟。石墨烯材料必须找到它真正的杀手锏级的用途。把石墨烯作为添加剂去改善性能,这谈不上是杀手锏级的用途。真正的杀手锏级的用途其实会带来传统产业的升级换代,甚至创造全新的产业。

最后,希望在不远的未来,石墨烯能在纺织、能源、农业、光电、生物医药、航空航天等诸多领域,绽放出其作为“新材料之王”全部的光辉。