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【科普知識(shí)】石墨烯究竟是如何發(fā)熱的?

2004年,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,他們意外發(fā)現(xiàn)能用高定向熱解石墨中剝離出石墨片,然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上,撕開(kāi)膠帶,就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作,于是薄片越來(lái)越薄。最后,他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片,這就是石墨烯。

這項(xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)讓他們贏得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),可謂是“撕出來(lái)的諾貝爾獎(jiǎng)”,是當(dāng)之無(wú)愧的高科技。

安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫


石墨烯發(fā)熱的原理

石墨烯發(fā)熱的原理主要?dú)w功于其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)。

石墨烯是由單層碳原子緊密排列構(gòu)成的,形成了六角形的晶格結(jié)構(gòu)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中,碳原子間的相互作用力使石墨烯具有了優(yōu)異的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能。

當(dāng)石墨烯發(fā)熱膜通電后,大量自由電子會(huì)受到電能的激發(fā),電子在碳原子之間迅速移動(dòng),與原子核產(chǎn)生摩擦,產(chǎn)生不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)(布朗運(yùn)動(dòng)),使電子能量增加。這部分增加的能量以熱量的形式散發(fā)出來(lái),從而使石墨烯發(fā)熱。

此外,石墨烯的導(dǎo)熱性能也非常出色,可以迅速地將熱量傳遞到周?chē)h(huán)境,從而實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)熱。

石墨烯發(fā)熱的原理

石墨烯在發(fā)熱的同時(shí),還能釋放遠(yuǎn)紅外輻射。

這是因?yàn)槭┲械奶荚釉陔娏髯饔孟掳l(fā)生振動(dòng),振動(dòng)產(chǎn)生的能量以遠(yuǎn)紅外輻射的形式釋放出來(lái),釋放的是一種8~14微米的生命光線,與人體接觸后,會(huì)被人體吸收并轉(zhuǎn)化,并且這種光線跟太陽(yáng)光線類(lèi)似,對(duì)人體沒(méi)有傷害。

這種遠(yuǎn)紅外輻射具有對(duì)人體有益的生物學(xué)效應(yīng),如促進(jìn)血液循環(huán)、緩解肌肉疲勞等。

遠(yuǎn)紅外輻射具有對(duì)人體有益的生物學(xué)效應(yīng),如促進(jìn)血液循環(huán)、緩解肌肉疲勞


總之,石墨烯發(fā)熱膜是所有發(fā)熱膜里面,沒(méi)有摻雜其他物質(zhì)的純碳原子的柔性膜,它是通過(guò)化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)出來(lái)的單層碳原子,其特征是安全,電-熱轉(zhuǎn)換效率是所有電加熱元件中相對(duì)較高的,在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中幾乎沒(méi)有任何其他形式的能量損失。

隨著石墨烯技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,這種高科技材料將為我們的生活帶來(lái)更多便利和驚喜。

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