【科普知識】石墨烯究竟是如何發(fā)熱的？

2004年，英國曼徹斯特大學(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。

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

石墨烯發(fā)熱的原理

石墨烯發(fā)熱的原理主要歸功于其獨特的晶體結(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，大量自由電子會受到電能的激發(fā)，電子在碳原子之間迅速移動，與原子核產(chǎn)生摩擦，產(chǎn)生不規(guī)則的運動（布朗運動），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，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圍環(huán)境，從而實現(xiàn)均勻發(fā)熱。

石墨烯在發(fā)熱的同時，還能釋放遠紅外輻射。

這是因為石墨烯中的碳原子在電流作用下發(fā)生振動，振動產(chǎn)生的能量以遠紅外輻射的形式釋放出來，釋放的是一種8~14微米的生命光線，與人體接觸后，會被人體吸收并轉(zhuǎn)化，并且這種光線跟太陽光線類似，對人體沒有傷害。

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

總之，石墨烯發(fā)熱膜是所有發(fā)熱膜里面，沒有摻雜其他物質(zhì)的純碳原子的柔性膜，它是通過化學(xué)氣相沉積生長出來的單層碳原子，其特征是安全，電-熱轉(zhuǎn)換效率是所有電加熱元件中相對較高的，在能量轉(zhuǎn)換過程中幾乎沒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更多便利和驚喜。

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