【科普知识】石墨烯究竟是如何发热的？

2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，他们意外发现能用高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄。最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。

这项突破性的发现让他们赢得了2010年诺贝尔物理学奖，可谓是“撕出来的诺贝尔奖”，是当之无愧的高科技。

石墨烯发热的原理

石墨烯发热的原理主要归功于其独特的晶体结构。

石墨烯是由单层碳原子紧密排列构成的，形成了六角形的晶格结构。在这个结构中，碳原子间的相互作用力使石墨烯具有了优异的力学性能和导电性能。

当石墨烯发热膜通电后，大量自由电子会受到电能的激发，电子在碳原子之间迅速移动，与原子核产生摩擦，产生不规则的运动（布朗运动），使电子能量增加。这部分增加的能量以热量的形式散发出来，从而使石墨烯发热。

此外，石墨烯的导热性能也非常出色，可以迅速地将热量传递到周围环境，从而实现均匀发热。

石墨烯在发热的同时，还能释放远红外辐射。

这是因为石墨烯中的碳原子在电流作用下发生振动，振动产生的能量以远红外辐射的形式释放出来，释放的是一种8~14微米的生命光线，与人体接触后，会被人体吸收并转化，并且这种光线跟太阳光线类似，对人体没有伤害。

这种远红外辐射具有对人体有益的生物学效应，如促进血液循环、缓解肌肉疲劳等。

总之，石墨烯发热膜是所有发热膜里面，没有掺杂其他物质的纯碳原子的柔性膜，它是通过化学气相沉积生长出来的单层碳原子，其特征是安全，电-热转换效率是所有电加热元件中相对较高的，在能量转换过程中几乎没有任何其他形式的能量损失。

随着石墨烯技术的不断发展和应用，这种高科技材料将为我们的生活带来更多便利和惊喜。