曼徹斯特大學的石墨烯熱適應服

英國研究人員利用二維(2D)材料石墨烯研發出一種智能服裝，它在炎熱條件下可讓人的體溫自動降低。這就是曼徹斯特大學國家石墨烯研究所科學家制作的一件原型服裝顯示的效果。這件衣服還演示了如何進行動態下的熱輻射控制，提高石墨烯的熱性能和柔韌性。該研發還為紡織品交互式紅外顯示和隱蔽紅外通信等的新應用打開了大門。

人體在紅外光譜中以電磁波的形式輻射能量（稱為黑體輻射）。在炎熱的氣候下，充分利用紅外線輻射降低體溫，這可通過紅外透明紡織品來實現。相反，它也可以阻擋紅外線輻射，以盡量減少體熱的損失。急救毯是個常見的例子，它用于調節極端情況下體溫的波動。

英國科學家的協作團隊通過用電調諧石墨烯層的紅外發射率（輻射能量的能力）來演示兩種相反狀態間的動態轉變，然后集成到紡織品上。早在2004年，該大學就利用單原子厚度的石墨烯首次實現了分離并進行更深層次的探索。他們發現，石墨烯的潛在用途之巨大，人類無法想象。該研究導致商業產品升級換代的飛躍：如織物化的石墨烯開始應用于電池、手機、體育用品和汽車等等。

發表在最新一期《納米通訊》雜志上的新研究表明，智能光學紡織技術可改變其熱視覺。該技術實現了采用石墨烯層控制紡織表面的有害輻射的目的。領導這項研究的是英國教授科斯昆·科卡巴斯(Coskun Kocabas）。他說：“控制熱輻射的能力是幾個關鍵應用的必要條件。在惡劣的氣候條件下，它能透過織物有效管控體溫。熱毯是用于這一目的的一個常見例子。然而，隨著周圍環境的升溫或降溫，保持這些功能一直是個嚴峻的挑戰?！?/p>

科卡巴斯教授補充說：“不同形式的紡織品成功演示光學特性的調諧，可利用纖維結構的普遍性能，使新功能成為可能。而用于紡織物顯示器、通信、自適應太空服和時尚時，則更勝一籌?！?/p>

這項研究建立在以前同組研究的基礎之上——使用石墨烯制造熱偽裝，這可誘使紅外相機報錯。新的研究也可整合到現存的大規模生產中的紡織材料，如棉花。為了正確演示其效果，該團隊開發出一款T恤衫，其原型產品允許穿著者投射肉眼看不見但可從紅外相機讀取編碼信息。

業界認為，這一研究成果及時顯示出將石墨烯的特殊光學性能轉變為新的使用技術成為可能。他們的下一步研究是解決地球軌道衛星動態熱管理的難題。軌道衛星需要經受很高溫度的太陽熱輻射，而在地球陰影中卻能凍結數據。這樣一來，該技術可以通過控制熱輻射和按需調節衛星溫度來實現衛星的熱動態管理。

參與該項目的另一教授克斯提亞（Kostya Novoselov）說：“石墨烯的光學性能展示了一種美麗的效果?？吹竭@樣的結果真是令人興奮，它產生的影響覆蓋了大多數高科技應用?！?/p>

先進材料是曼徹斯特大學的研究燈塔之一，即先行發現，跨學科合作和跨部門的伙伴關系十分重要，這正是解決地球面臨的最大問題的方式之一。

（據美國《科學日報》近期資料https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200618120205.htm）