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科技日報 記者 華 凌 2016年07月01日 星期五
基于石墨烯材料研制的可穿戴式傳感器
■中外石墨烯動態(tài)⑥
有人說，如果19世紀是鐵器的時代，20世紀是硅的時代，那么21世紀將是石墨烯的時代……
如今的石墨烯已不再是躲在深閨，或在實驗室里論英雄，它不僅能出得廳堂，入得廚房，還能在軍工航空大顯身手，并且在移動世界獨領風騷，高不可攀的石墨烯越發(fā)顯現(xiàn)出多面能手的特質。
鋼鐵俠、隱身俠，軍工航空大顯身手
6月26日，在北京召開的“2016石墨烯在軍工領域應用研討及項目合作對接會”令人對石墨烯堅韌的一面大開眼界。
早在兩年前，西班牙《阿貝賽報》曾報道，石墨烯這個神奇的材料可能會成為比鋼還堅硬，能夠阻擋住子彈的軍用材料。美國一個科學家小組日前進行的子彈槍擊實驗也表明，石墨烯可迅速分散沖擊力，并能中斷通過材料的外展波，承受沖擊的性能遠勝于鋼鐵和芳綸纖維復合材料凱夫拉（強度為同質鋼鐵5倍）的兩倍多。而且，在防彈能力提升的同時，它還大大減輕了防彈裝備的重量。
2016年1月，加拿大SUNVAULT能源公司開發(fā)出一種石墨烯增強樹脂防護片，用世界上最具殺傷力的AK47突擊步槍彈（在百米射程內可擊穿6毫米鋼板）射擊測試，根本打不穿，展現(xiàn)出優(yōu)良的防護特性。目前基于這種石墨烯增強樹脂具有輕質特性，研究人員正在根據(jù)英國警察現(xiàn)行防彈衣標準進一步測試，以確定其防彈等級。
此外，石墨烯還有“遁形隱身”的身手。2013年，美國加州大學制備了石墨烯基紅外隱身涂層，通過改變反射光的波長來實現(xiàn)紅外隱身。這種材料可大面積涂覆于結構和平臺表面，實現(xiàn)軍事偽裝。
美國萊斯大學研究團隊將環(huán)氧樹脂涂層與石墨烯納米帶相結合，得到了一種特殊的涂層材料。將其涂在直升機旋翼槳葉的邊緣上并施加一個小小的電壓，涂層表面產(chǎn)生極高的溫度電熱，能融化1厘米多厚的覆冰。另外，這種涂層還可為飛機提供電磁屏蔽層，保護飛機免受雷擊。
保健師、針灸師，出得廳堂入得廚房
“新材料之王——石墨烯導熱率高達99%，可以做到1秒升溫，10秒升至35攝氏度，并且可控恒溫幾個小時?；谶@樣的原理，針對很多人肩頸風濕酸痛等頑疾而設計的石墨烯護頸、U型枕和護肩等具有理療功能產(chǎn)品?！毕┩萍几笨偨?jīng)理李月秋日前在深圳舉辦的“U·秀”2016石墨烯新品發(fā)布會上介紹說。
這類石墨烯產(chǎn)品會有怎樣的理療效果？美國《圣路易時報》曾刊登了東方康復中心姜新生醫(yī)師對于石墨烯遠紅外效應醫(yī)學作用的專文，文中提到太陽光中波長為5.6—15微米的遠紅外線是生物生存必不可少的因素，可產(chǎn)生生物活化現(xiàn)象，被專家稱為“生命之光”，而石墨烯在發(fā)熱過程中產(chǎn)生的8—14微米遠紅外線恰是其中最適合人體健康的波段，由此，攜帶具有這樣功能的石墨烯產(chǎn)品，猶如請了針灸按摩師為己調理經(jīng)絡免疫系統(tǒng)。無疑，這對電腦族、手機族、久坐開車的司機患有頸椎病的人是個福音。
而同樣的技術原理對未來北方冬天千家萬戶的采暖，減少化石能源使用也有深遠影響。中國石墨烯產(chǎn)業(yè)奠基人之一馮冠平教授介紹說，即將上市的石墨烯家庭智能取暖畫，僅需一幅小小的壁畫即可給房間帶來溫暖，除了發(fā)射紅外線及智能溫控特點外，還可直接使用太陽能電池轉換電能，數(shù)據(jù)考證可節(jié)約70%的能源。
令人心頭一熱的是，基于這種石墨烯發(fā)熱技術，納美新材料科技研發(fā)的“飯暖暖”智能飯盒，原理是在塑料中加入石墨烯粉末，可在安全低電壓和低功耗下，通過遠紅外光譜均勻文火加熱模式，可持續(xù)加熱三個小時而不破壞食物分子結構，能鎖住營養(yǎng)，飯菜口感好，解決了傳統(tǒng)飯盒各種技術難題。
充電王、柔性屏，移動世界獨領風騷
僅1厘米厚的石墨烯電池在5分鐘內給智能手機充滿電，堪稱充電王；可折疊LED透明柔性屏可看電影、打電話和網(wǎng)頁瀏覽；線射頻識別標簽可打印在普通的紙上，反復折疊150000次性能不損失……這些科技產(chǎn)品在30日在上海舉辦的2016全球移動互聯(lián)網(wǎng)大會石墨烯峰會上令人炫目。
全球移動通信協(xié)會（GSMA）副總裁史蒂夫·拉斯稱，石墨烯在物聯(lián)網(wǎng)、柔性顯示屏和傳感器等方面都有非常大的應用，希望峰會能推進移動世界的技術不斷向前、有所突破，給移動社會帶來新機遇。
會議期間，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（簡稱聯(lián)盟）產(chǎn)業(yè)研究中心出版的《2016全球石墨烯產(chǎn)業(yè)研究報告》格外引人矚目。報告預測，到2018年，僅中國石墨烯電子信息行業(yè)的市場規(guī)模將達到160億元的市場規(guī)模，其中柔性顯示約60億元、傳感器100億元；預計到2020年，兩者將率先在可穿戴領域實現(xiàn)突破，中國石墨烯基于可穿戴設備的市場規(guī)模將超過54億元。石墨烯在全球電子信息行業(yè)的市場規(guī)模將達到267億元。
此次峰會上，聯(lián)盟秘書長李義春博士還介紹了將于9月下旬召開的“2016中國國際石墨烯創(chuàng)新大會”。他說，預計將有來自50個國家和地區(qū)600多家單位2000多人參與大會；新增中國國際先進碳材料應用博覽會，展覽面積達1萬平方米；將邀請諾獎得主安德烈·海姆做大會主題報告。此外，還將召開“中國石墨烯國際專家委員會成立暨第一次工作會議”，探索在知識產(chǎn)權、標準、投融資、項目合作等領域合作的機制和方式。
