Matracová tkanina z grafénu je inovatívny produkt, ktorý aplikuje grafénové materiály do textilnej oblasti. Jeho elektrická vodivosť a tepelná vodivosť sú kľúčovými ukazovateľmi na meranie jeho funkčnosti. Či sa však tieto vlastnosti podarí v tkanine efektívne zachovať, závisí od dizajnu, technológie spracovania a konečného použitia materiálu. Nasleduje podrobná analýza zo štyroch hľadísk: technické princípy, technológia spracovania, ovplyvňujúce faktory a skutočný výkon:
Grafén má extrémne vysokú elektrickú vodivosť a voľné elektróny v jeho jednovrstvovej štruktúre sa môžu rýchlo pohybovať, čo z neho robí vynikajúci vodivý materiál. Teoreticky môže grafén tvoriť účinnú elektrónovú dráhu.
Tepelná vodivosť grafénu je až 2000~5000 W/(m·K), čo je oveľa viac ako pri tradičných tepelne vodivých materiáloch, ako je meď a hliník. Jeho dvojrozmerná rovinná štruktúra dokáže efektívne prenášať teplo, vďaka čomu dobre funguje v aplikáciách tepelného manažmentu.
Grafén sa zvyčajne začleňuje do textilných materiálov vo forme povlakov, nanovlákenných kompozitov alebo zmesí. Výber kompozitného procesu priamo ovplyvňuje distribúciu a výkon grafénu:
Potiahnutím povrchu tkaniny grafénovou kašou možno zachovať vysokú vodivosť, ale kľúčom je rovnomernosť a priľnavosť povlaku. Nanočastice grafénu sú zabudované do vláknitých materiálov na zlepšenie tepelnej vodivosti, ale vodivá dráha môže byť obmedzená nerovnomernou disperziou.
Aby sa zachovala mäkkosť a priedušnosť látky, množstvo použitého grafénu je zvyčajne obmedzené. Ak je obsah príliš nízky, jeho elektrická a tepelná vodivosť nemusí byť zrejmá.
Grafénové matracové tkaniny môžu mať viacvrstvový dizajn, pričom vnútorná vrstva optimalizuje tepelnú vodivosť a vonkajšia vrstva zlepšuje pohodlie. Táto štruktúra môže oslabiť určitú elektrickú vodivosť, ale tepelnú vodivosť možno zachovať rozumným dizajnom.
V tkaninách matracov sa vodivosť grafénu často používa na funkcie antistatického a elektromagnetického tienenia. Pretože však textílie musia zostať mäkké a elastické, vodivosť grafénu môže byť obmedzená nasledujúcimi faktormi:
To, či je distribúcia častíc grafénu vo vlákne spojitá, priamo určuje celkovú vodivosť tkaniny. Procesy poťahovania alebo miešania môžu znížiť vodivosť v dôsledku slabého kontaktu častíc.
Tepelnú vodivosť grafénu v tkaninách matracov možno lepšie využiť na reguláciu teploty spánku a odvod tepla:
Grafén dokáže rýchlo absorbovať a viesť teplo vyžarované ľudským telom, zabrániť lokálnemu prehriatiu a zlepšiť komfort spánku. V skutočných testoch matracové tkaniny obsahujúce grafén zvyčajne vykazujú nižší tepelný odpor a vyššiu tepelnú vodivosť, najmä v prostredí s vysokou teplotou, čo môže výrazne zlepšiť efekt rozptylu tepla.
Rozdiel v tepelnej vodivosti a odpore rôznych textilných vlákien (ako je bavlna a polyester) ovplyvní prenosový efekt grafénu.
Rovnomernosť disperzie grafénu vo vláknach alebo tkaninách je kľúčom k určeniu jeho elektrickej a tepelnej vodivosti. Ak je rozloženie nerovnomerné, tepelná cesta sa zablokuje.
Hrúbka grafénového povlaku má priamy vplyv na elektrickú a tepelnú vodivosť. Príliš tenká môže znížiť výkon, zatiaľ čo príliš hrubá môže spôsobiť, že látka bude stuhnutá.
Vlhkosť, teplota a vonkajší tlak môžu ovplyvniť elektrickú a tepelnú vodivosť grafénu. Napríklad prostredie s vysokou vlhkosťou môže zvýšiť povrchový odpor a znížiť elektrickú vodivosť.
Vodivosť v grafénových tkaninách môže účinne neutralizovať ľudskú statickú elektrinu, najmä v suchých obdobiach alebo v prostrediach, kde sa často používajú elektronické zariadenia. Tento výkon je obzvlášť výrazný.
Spotrebitelia vo všeobecnosti uvádzajú, že grafénové matracové tkaniny môžu poskytnúť teplý zimný a chladný letný spánok. Tento efekt je spôsobený najmä rýchlou tepelnou vodivosťou grafénu.
Hoci stopové negatívne ióny a ďaleko infračervené lúče uvoľňované grafénom nemajú žiadny priamy vzťah s vodivosťou, ich komplexný výkon môže mať potenciálne výhody pre zlepšenie krvného obehu a zlepšenie kvality spánku.
Grafénová matracová tkanina má vynikajúcu tepelnú vodivosť a môže účinne dosiahnuť reguláciu teploty a prenos tepla; z hľadiska elektrickej vodivosti závisí jeho výkon od technológie spracovania a rovnomernosti distribúcie grafénu. Pri samotnej aplikácii matracových látok sa vodivosť grafénu zvyčajne využíva na antistatické a elektromagnetické tienenie, pričom tepelná vodivosť zohráva významnú úlohu pri zlepšovaní prostredia na spanie. V budúcnosti môže byť výkon grafénu v matracových látkach ďalej vylepšený optimalizáciou dizajnu materiálu a technológie spracovania.
中文简体
