大学・问｜亚冬会都在用的黑科技面料好在哪？

你是否想过，在寒冷的冰雪世界，有一种衣服既保暖又轻便？近期，第九届亚冬会正在哈尔滨举行，以吉祥物“滨滨”和“妮妮”为原型设计的石墨烯发热贺岁公仔亮相。不仅如此，火炬手和志愿者的服饰内层也用上了石墨烯材料。

石墨烯，曾在科研领域备受瞩目的“超级材料”，事实上已跨界进入服饰行业多年。石墨烯究竟有何神奇之处？南京大学现代工程与应用科学学院教授郝玉峰，带我们一起探索石墨烯进军保暖服饰之路。

石墨烯是什么样的材料？

郝玉峰介绍，石墨烯是一种由碳原子组成、仅有单原子层厚度的一种薄膜材料。2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家首次成功从石墨中剥离出单原子层厚度的石墨烯。可以说，在单原子层的范畴中，它是目前最强、最薄、导电性能最好的一种薄膜材料。

石墨烯面料如何达成保暖效果？

那么石墨烯用于服饰上，如何起到保暖效果呢？对此，郝玉峰教授给出了解释，石墨烯面料达成保暖效果主要通过两种方法。

第一种是反射，因为石墨烯本身在近红外、中红外有很好的反射性能。人体时时刻刻在进行散热活动，而这种散热过程，本质上是以红外辐射的形式向外散发能量。基于这一原理，当穿上用石墨烯薄膜制作的，或含有一定比例石墨烯薄膜的衣物时，身体散发出去的红外能量，有一部分会被石墨烯薄膜反射回来。身体的热量流失减少，保暖效果就显现出来了。

第二种方法相对传统，因为石墨烯本身有电阻，通电以后就会产生热量。因此，目前一些已经比较成熟的产品，像石墨烯的腰带和石墨烯的护膝等，往往都是通过一个电池装置给石墨烯通电产生热量。这种机理类似于传统的电热毯，不过石墨烯产品更加轻薄、更加便利。

石墨烯服饰的成本和制备难度如何？

郝玉峰介绍，因为石墨本身是个层状材料，并且层与层之间相互作用力很弱，因此早期的石墨烯制备方法，是拿一个石墨晶体，用撕胶带的方法获取石墨烯。在剥离的过程中，得到的几微米或者几十微米大小的单层石墨，就是石墨烯薄膜。

石墨烯还可以通过化学方法制备。把石墨放到高锰酸钾加浓硫酸的溶液里面，通过这种强氧化剂把天然的石墨膨胀开，然后再加入一些还原剂，把氧化石墨烯表面带氧的官能团中和掉，剩下的就是石墨烯。

第三种制备方法是化学气相沉积（CVD）法。这种方法制备出来的石墨烯质量非常高，也可以用在服饰里面。但是这种方法的成本相对比较高，且制备出来的石墨烯为单层、两三层的，机械强度也相对较弱。

郝玉峰教授总结，石墨烯最直接的制备方法是机械剥离，这样从天然石墨里分解出来的石墨烯质量非常高，但是产量非常低。相对而言，化学方法制备出的石墨烯产量高，工艺也比较成熟，但是因为它在制备的过程中，经历了强氧化和强还原的环境，表面容易存在缺陷，质量比较低。不过，出于对量产的需求，产业应用中还是会选择化学方法制备的石墨烯。

石墨烯面料在服装行业的前景如何？

石墨烯进入服饰行业已经近十年。

郝玉峰表示，石墨烯本身有很多的优势，很多企业都在尝试开发石墨烯新的应用场景。比起把石墨烯做成芯片所耗费的时间成本和经济成本来说，将石墨烯应用在服饰上要相对容易实现得多。

如今，不管是实体店，还是一些电商平台，我们都能看到石墨烯服饰的产品。但是石墨烯服饰产品的性能、稳定性以及生产制作的成熟程度还是需要进一步地改进和提高。

作者：

南京大学新闻传播学院 俞汶希 徐含烨 丁璇琪

（特别鸣谢：武佳锟同学协助采访）

指导老师：

南京大学新闻传播学院副教授 庄永志

现代快报/现代+记者 朱俊骏 于露