北大劉忠範院士團隊：雙發射器石墨烯玻璃纖維織物，用於輻射加熱

成果簡介

輻射加熱作為一種重要的熱管理技術，以其高熱效應、無介質執行、良好的穿透性和對不同加熱形狀的相容性而聞名。為了促進該領域的可持續發展，開發先進的紅外輻射材料的需求量很大。本文，北京大學劉忠範院士團隊在《ACS Nano》期刊發表名為“Dual-Emitter Graphene Glass Fiber Fabric for Radiant Heating”的論文，研究以石墨烯和玻璃纖維為輻射元素，採用化學氣相沉積（CVD）方法開發了一種輕質、柔性的雙發射器紅外電熱材料石墨烯玻璃纖維（GGF）。大面積GGF織物 (GGFF) 表現出與波長無關的高紅外發射率 (0.92) 和熱輻射效率 (79.4%)，以及超快的電熱響應 (190.7 °Cs–1at9.30Wcm–2) 和均勻的加熱溫度。GGFF優於傳統合金髮熱絲的輻射加熱能力，可實現33.3%的節能。GGF可以促進高效節能熱管理技術的發展。

圖文導讀

圖1. 用CVD法制備GGFB和GGFF

圖2. GGFF的紅外輻射特性

圖3. 金屬電阻絲、GGFB和GGFF的紅外輻射能力比較

圖4. GGFF的紅外電熱效能

小結

採用化學氣相沉積法成功製備了輕質、柔性的GGF，包括GGFB和大面積GGFF，作為一種先進的複合材料。得到的GGFs結合了石墨烯和玻璃纖維的優異效能，尤其是兩者的紅外輻射特性。這樣，雙發射器GGF表現出可調諧、波長無關、高紅外發射率和高熱輻射效率，以及超快的電熱響應和均勻的加熱溫度。GGF的灰體輻射特性可以透過改變T s來調製發射帶適應不同的吸收場景。當用作輻射加熱器時，GGF 具有優於傳統合金加熱絲的輻射加熱能力，節能>30%。GGFs有望成為新一代輕質、靈活、節能的紅外電熱材料，具有廣泛應用於熱管理的潛力。

文獻：

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09269