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標題: 運用石墨烯所製作的被子 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2021-11-21 04:13 PM 標題: 運用石墨烯所製作的被子

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　　世界各地都有「被子」的存在﹐例如﹕日本的「布團(掛け布団)」或是歐洲的「羽絨被(Duvet)」。日本的布團﹐使用場景通常是在相對堅硬榻榻米上﹐因應而生的布團具有蓬鬆﹑柔軟的特性。而歐洲的羽絨被﹐傳統上是在被單內填充絨毛﹑羽毛﹑棉花等材料﹐現代羽絨被則隨著技術發展﹐有著更多樣的填充體。不過﹐無論是日本的布團﹐或是歐洲的羽絨被﹐它們內部的填充都非常地蓬鬆﹐這是為什麼呢﹖
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　　傳統的被子之所以可以達到保暖效果﹐主要是利用了減少熱量損失的「隔熱」﹐與供給額外熱能的「生熱」原理。
　　隔熱是藉由蓬鬆的被子﹐將人體與外界隔絕﹐以減少熱量損失。原理是由於空氣不容易傳導熱﹐因此傳統被子在填充了具有蓬鬆特性的材料﹐如棉花﹑羊毛﹑羽絨等﹐增加被子內部的空氣含量後﹐覆蓋在人體上頭﹐不容易傳導熱的空氣便作為一層阻隔﹐達到保暖的效果。
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　　其實最早研究物質絕熱性能的人﹐是對19世紀熱力學發展有重大影響的倫福德伯爵。當時他剛發現熱對流現象﹐並且指出某些物質的絕熱屬性來源於它們阻礙了空氣對流﹐到此都是正確的結論。不過接著﹐他卻作出了一個錯誤的推論「他認為棉被能保暖的原因﹐是因為當中填充的材料能夠阻止熱對流」。
　　一件被子﹐除了做到減少熱量損失的「隔熱」﹐能夠供給額外熱能的「生熱」﹐才能不只保暖﹐更讓人感到溫暖。常見運用生熱原理的物品﹐比如電熱毯﹐往往需要額外插電﹑透過電加熱達到額外提供熱能的效果﹐不過在使用上會有場景的限制﹐也容易有安全疑慮。目前也有不需要插電的方法﹐如發熱被﹑蓄熱被等﹐藉由特定材質發出較多的遠紅外線﹐相較於傳統被子也能得到更多的熱。
　　紅外線(Infrared﹐簡稱 IR)又稱紅外光﹐是一種非可見光範圍內的電磁波﹐在不同波長的區分下﹐又能分作近紅外線﹑中紅外線﹑遠紅外線﹐其中遠紅外線(FIR)在不同領域中的定義也有所差異﹐工程或生醫領域習慣上的定義是波長在3~1000μm的電磁波。
　　然而﹐並不是所有波段的遠紅外線都能讓人體感到溫暖。人體內分子較容易振動的波長有其範圍﹐只有在4~14μm的時候。這個分子振動產生熱的概念﹐近似於微波爐加熱的原理。微波爐是運用特定波長的電磁波﹐在爐內產生磁場﹐電子隨之振動產生熱﹐再經過熱傳導擴散﹐就能加熱食物。特別是極性分子﹐例如水﹐會因而快速震盪﹑摩擦生熱﹐因此含水量越多的食物加熱效果會更好。同樣的﹐只有特定波長的電磁波﹐能讓人體內各種分子快速震盪﹐使體溫升高。
　　物質的組成基礎是原子﹐只要不在絕對零度的物質﹐其內部原子就會產生振動﹐進而放出各種波段電磁波﹐而特定波長的電磁波強度﹐只與物體的材質與溫度有關。也就是說﹐如果找到一種材料﹐能受到體溫範圍內的能量影響﹐產生共振效應﹑放出最大量的遠紅外線﹐就能達到不插電也能生熱的效果。很幸運的在身處於21世紀的今天﹐這款材料已經被找到了﹐它就是石墨烯。
　　石墨烯問世的時候﹐便被稱之為「21世紀最前沿的材料」﹐英國曼徹斯特大學的安得列·蓋姆(Andre Geim)和康斯坦丁·諾沃肖羅夫(Konstantin Novoselov)兩位物理學家﹐也因此獲得了2010年的諾貝爾物理獎。獲得各界矚目的石墨烯﹐其實隱藏在我們生活當中。它平時被疊合在一起﹐外觀漆黑﹑毫不起眼﹐用途通常被做成潤滑劑﹑鉛筆芯﹐我們稱之為「石墨」﹐然而當將鉛筆輕輕畫在紙上﹐鉛筆痕裡其實就有幾層石墨烯。剖析來看﹐石墨是由碳原子排列成六角形蜂巢狀的平面薄膜層層堆疊﹐層與層之間藉由凡得瓦力吸引。而將石墨分離成最小單位後﹐石墨烯就藏在裡頭。
　　由碳元素組成的石墨烯﹐不同於同族的石墨﹑金剛石。它最大的特點在於﹐石墨烯由單層的碳原子組成﹐可以有序的沿著二維平面延展開來。由於結構上的特殊﹐石墨烯極薄﹐只有一個原子厚﹐抗斷裂強度比最好的鋼要高出200倍﹐柔軟度超過橡膠﹐透光率高達97.7%﹐具有優良的光敏﹑熱敏等半導體特性。也有研究針對混入石墨烯的纖維布料與一般纖維布料在攝氏37度時﹐放出波長在8~14μm的電磁波是否有差異﹐研究發現混入石墨烯的纖維布料﹐該頻段的電磁波放射率會高於一般纖維布料。
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　　在石墨烯如此令人驚喜的特性被人們發現後﹐各項領域的全新應用也順應而生。當睡眠科技與石墨烯結合在一起﹐便絕佳發揮石墨烯能放出適合人體吸收發熱的遠紅外線的這項特性。不只這樣﹐運用石墨烯所製作的被子還能變得更輕！過往被子會做的蓬鬆厚重﹐是因為要增加被子內的空氣含量﹐讓不容易傳導熱的空氣阻隔外界﹐達到保暖的效果。而運用石墨烯製成的被子﹐可藉由石墨烯放出遠紅外線發熱﹐不再單靠空氣隔熱保暖﹐被子就自然變薄了！
　　值得一提的是﹐「PP醫療級石墨烯超導被」以業界首創技術﹐除了保暖更是達到保健效果﹐將石墨烯微粒鑲嵌在人工纖維中製成布料﹐不只讓被子更加輕薄﹐獨家的石墨烯纖維技術﹐除了能保留石墨烯的遠紅外線特性外﹐還能讓被子更加耐用。為了讓「PP醫療級石墨烯超導被」能達最好的生熱效果﹐在製作上﹐由裡到外共有四層含有「超導石墨烯纖維的布料」﹐層層疊疊的覆蓋下﹐經實驗證實﹐「PP醫療級石墨烯超導被」遠紅外線放射率可高達92%。
　　在石墨烯被發現後﹐坊間已陸續出現了許多石墨烯被。不過﹐一般市售石墨烯被往往僅在表面覆蓋一層石墨烯而已。擁有二十多年織品經驗的老手﹐特別提醒消費者﹐目前傳統的石墨烯棉被因為技術問題﹐將石墨烯棉被放入洗衣機清洗後﹐會大量流失失去原本功效﹐變成一條普通僅以「隔熱」為主的棉被。
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　　在學理上能釋放遠紅外線的石墨烯﹐與織品實際結合後﹐效果一樣可行。經內部測試結果證明﹐「PP醫療級石墨烯超導被」能在10秒內瞬間升溫﹐且能有效提高血流速與血流量。冬天已經來臨﹐21世紀的冬天﹐不再需要在被窩中瑟縮著冷到不能睡﹐選用「PP醫療級石墨烯超導被」﹐讓遠紅外線發威﹐不插電也能生熱﹐輕輕一蓋﹐又鬆又軟又生熱﹐讓你度過前所未有的﹑最溫暖的冬天。

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