曼彻斯特大学的石墨烯热适应服

英国研究人员利用二维(2D)材料石墨烯研发出一种智能服装，它在炎热条件下可让人的体温自动降低。这就是曼彻斯特大学国家石墨烯研究所科学家制作的一件原型服装显示的效果。这件衣服还演示了如何进行动态下的热辐射控制，提高石墨烯的热性能和柔韧性。该研发还为纺织品交互式红外显示和隐蔽红外通信等的新应用打开了大门。

人体在红外光谱中以电磁波的形式辐射能量（称为黑体辐射）。在炎热的气候下，充分利用红外线辐射降低体温，这可通过红外透明纺织品来实现。相反，它也可以阻挡红外线辐射，以尽量减少体热的损失。急救毯是个常见的例子，它用于调节极端情况下体温的波动。

英国科学家的协作团队通过用电调谐石墨烯层的红外发射率（辐射能量的能力）来演示两种相反状态间的动态转变，然后集成到纺织品上。早在2004年，该大学就利用单原子厚度的石墨烯首次实现了分离并进行更深层次的探索。他们发现，石墨烯的潜在用途之巨大，人类无法想象。该研究导致商业产品升级换代的飞跃：如织物化的石墨烯开始应用于电池、手机、体育用品和汽车等等。

发表在最新一期《纳米通讯》杂志上的新研究表明，智能光学纺织技术可改变其热视觉。该技术实现了采用石墨烯层控制纺织表面的有害辐射的目的。领导这项研究的是英国教授科斯昆·科卡巴斯(Coskun Kocabas）。他说：“控制热辐射的能力是几个关键应用的必要条件。在恶劣的气候条件下，它能透过织物有效管控体温。热毯是用于这一目的的一个常见例子。然而，随着周围环境的升温或降温，保持这些功能一直是个严峻的挑战。”

科卡巴斯教授补充说：“不同形式的纺织品成功演示光学特性的调谐，可利用纤维结构的普遍性能，使新功能成为可能。而用于纺织物显示器、通信、自适应太空服和时尚时，则更胜一筹。”

这项研究建立在以前同组研究的基础之上——使用石墨烯制造热伪装，这可诱使红外相机报错。新的研究也可整合到现存的大规模生产中的纺织材料，如棉花。为了正确演示其效果，该团队开发出一款T恤衫，其原型产品允许穿着者投射肉眼看不见但可从红外相机读取编码信息。

业界认为，这一研究成果及时显示出将石墨烯的特殊光学性能转变为新的使用技术成为可能。他们的下一步研究是解决地球轨道卫星动态热管理的难题。轨道卫星需要经受很高温度的太阳热辐射，而在地球阴影中却能冻结数据。这样一来，该技术可以通过控制热辐射和按需调节卫星温度来实现卫星的热动态管理。

参与该项目的另一教授克斯提亚（Kostya Novoselov）说：“石墨烯的光学性能展示了一种美丽的效果。看到这样的结果真是令人兴奋，它产生的影响覆盖了大多数高科技应用。”

先进材料是曼彻斯特大学的研究灯塔之一，即先行发现，跨学科合作和跨部门的伙伴关系十分重要，这正是解决地球面临的最大问题的方式之一。

（据美国《科学日报》近期资料https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200618120205.htm）