按动衣服上的按钮，衣服中颈部和腰部的石墨烯发热材料就会升温至55℃，为身处寒冷环境中的人员提供源源不断的温暖。这样的发热服已经应用到北京冬奥会中，不仅耐揉搓，也可以水洗。
石墨烯加热围巾、马甲、手套和袜子等产品，可以为身处寒冷环境中的人员提供温暖。新京报记者 张璐 摄
在北京市科委、中关村管委会的支持下，北京创新爱尚家科技股份有限公司（Aika爱家科技）承担了科技冬奥“低温环境石墨烯智能发热产品及热力保障应用”重点课题专项研发工作。2月17日，新京报记者走访企业，揭秘石墨烯加热技术在冬奥会中的应用。
能够发热的“布”
此次，Aika爱家科技为北京冬奥会提供保障的石墨烯发热产品包括围巾、手套、袜子和马甲等。中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人、Aika爱家科技董事长陈利军说，一些参加过平昌冬奥会的工作人员告诉他，当时大家在户外工作时贴暖宝宝取暖。虽然暖宝宝升温速度比较快，但是其存在不环保、温度不可控、容易造成低温灼伤等问题。
在此次冬奥测试赛中，工作人员体验了石墨烯发热羽绒马甲。“羽绒服已经被雪打湿，将衣服上的按键启动，石墨烯材料很快发热，把羽绒服上的水分烘干，同时带来热量。”
这种神奇的效果来自一块能够发热的“布”。
陈利军解释说，石墨烯是目前导热系数最高的材料，在通电的情况下，碳分子团之间相互摩擦、碰撞产生热能，热能又通过远红外线以平面方式均匀地辐射出来，可以很好地被人体接收，从而产生由内而外的温暖。
为保障冬奥会，公司研发了全球领先的石墨烯纺织物柔性发热材料。科研人员用石墨烯和碳纳米管分散液辅助工艺加工，做成了能够发热的“布”。这一创新性的技术让石墨烯纺织物柔性发热材料不仅拥有出色的热传导性能，还兼具普通布料所具备的耐水洗、柔软、轻薄舒适和耐用等优势，可以反复水洗、揉搓和剪裁，而不会影响功效。
赋能冰墩墩、云转播背包
能够发热的“布”做起来并不容易。“这里面有很多技术门槛。”陈利军说，电热转换过程中，只有把“方阻”做小，才能在电压很小的情况下将电能转换成热能。
“因为发热材料方阻小，所以发热服饰可以采用低于36V的直流电，泡在水里也很安全。”他说，另一个技术难点是把石墨烯高分子材料加上线路后和衣服、地毯等融合在一起，为此，科研人员也设法攻克了这一工艺。
记者看到，石墨烯加热马甲上用导线连着一个小充电宝。陈利军说，由于石墨烯纺织物柔性发热材料热管理效应比较高，在延庆赛区和张家口赛区零下20℃的环境下，石墨烯加热围巾、马甲、手套和袜子等产品能够快速升温到38℃-53℃，持续发热2-4个小时，满足各场馆各工种的不同需求。
除了为人员保暖，石墨烯纺织物柔性发热材料还能为设备做“外套”。本届冬奥会上，精彩赛事的呈现离不开云转播技术。为破解云转播设备难以在低温环境运行的难题，公司应用石墨烯材料研制了云转播背包内胆包，可以瞬间升温至50℃，同时配备低温电池，以保证云转播背包有效应对低温挑战。
除了冬奥服装之外，新晋顶流冰墩墩也有石墨烯技术加持。2020年11月11日，石墨烯冰墩墩暖手宝获冬奥组委批准上市，石墨烯冰墩墩暖手宝具有45℃、55℃两档温度调节功能。
石墨烯冰墩墩暖手宝具有45℃、55℃两档温度调节功能，实现石墨烯新材料技术在冬奥会特许商品中的首次应用。新京报记者 张璐 摄
陈利军说，石墨烯柔性织物低温环境智能发热技术未来还将在汽车热管理系统、低温环境特种加热服装服饰、医疗健康装备等领域提供更专业的技术解决方案和终端产品，让全民共享冬奥科技成果。
石墨烯还能做口罩、防弹头盔
单层石墨烯的厚度仅为0.35纳米，是世界上已知最薄的二维材料，具有丰富而奇特的物理化学特性，如导热性和力学性能突出、电子传递性能非凡，并具有一定的抗菌活性，可应用在电子、信息、能源、物理学、生物医药和材料学等领域。
石墨烯口罩、石墨烯防弹头盔、石墨烯电池……在北京石墨烯技术研究院，记者看到了石墨烯的其他应用场景。
据北京石墨烯技术研究院副院长王刚介绍，石墨烯口罩是在构成普通口罩的纺粘无纺布之间的关键过滤层中，创新应用了石墨烯改性聚丙烯材料制成的熔喷布。相比普通口罩，新型石墨烯口罩具有抗菌性强、透气性更好、使用时间更长等特征。
石墨烯具有亲油疏水特性，降低了呼吸过程中产生的水汽对静电驻极的影响，有效提升口罩防护时间，可实现长时间佩戴，防护时长是传统口罩的10倍。
陈利军说，石墨烯非常坚硬，其硬度在常温常态下比钢铁还要硬150倍，因此石墨烯应用在橡胶、塑料、金属等材料中，会使这些材料变得更强。石墨烯复合装甲属于国际上首创的新型防弹材料，具备很好的强韧性，可以用于制作防弹衣、防弹头盔等，同时还具有轻便的特点。石墨烯还是很好的透光材料，适合用作液晶屏。
石墨烯电池也备受关注。以石墨烯一次性7号电池举例，一节电池容量达到1200毫安，可以让我们在日常生活中减少频繁更换电池的烦恼。同时石墨烯电池还有宽温域的特性，可以在零下30℃的特殊环境中满足正常使用需求。
“未来，研究院将重点开展石墨烯及其衍生技术在航空航天、国产大飞机、生物医疗、智能穿戴等领域的应用开发。”
新京报记者 张璐
编辑 陈静 校对 陈荻雁
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