[發(fā)明專利]一種基于石墨烯纖維的中紅外發(fā)射方法

有效

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• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111335019B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 高超;方波;徐楊
• 申請（專利權）人: 杭州高烯科技有限公司
• 主分類號: D06M10/00
• 分類號: D06M10/00
• 代理公司: 杭州君銳知產(chǎn)專利代理事務所(普通合伙) 33443
• 代理人: 黃歡娣

本發(fā)明公開了一種基于石墨烯纖維的中紅外發(fā)射方法，首先利用濕法紡絲技術制備高柔性的石墨烯纖維，然后利用灰體輻射原理使石墨烯纖維在電場驅(qū)動下發(fā)射中紅外光；發(fā)光波長的分布區(qū)域在1?30微米，發(fā)光頻率最快達到10兆赫茲；該方法以石墨烯纖維作為發(fā)射光源，柔韌性好、價格低廉、密度低、能耗低。

技術領域

本發(fā)明涉及一種中紅外發(fā)射方法，特別是一種基于石墨烯纖維的中紅外發(fā)射方法。

背景技術

中紅外光較長的波長分布決定著其可以被化學分子所吸收，而且中紅外光處于生物體的輻射范圍之內(nèi)，在分子檢測、醫(yī)療保健、氣象科學、安檢、保密通信等領域有著重要的作用。

之前報道的中紅外光的發(fā)射源大都由半導體器件構筑而成，其原理是在電場作用下載流子復合產(chǎn)生中紅外光子。這種器件有兩大缺陷：一是效能低下，二是半導體器件大都是脆性比較大的過渡金屬材料，價格昂貴且制備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于石墨烯纖維的中紅外發(fā)射方法，通過給石墨烯纖維輸入電壓，使石墨烯纖維發(fā)射中紅外光；該方法以石墨烯纖維作為發(fā)射光源，柔韌性好、價格低廉、密度低、導電性好、能耗低，適用復雜工作環(huán)境，其中，工作氣壓環(huán)境為0-1013mbar，工作溫度環(huán)境為30-400K。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案：一種基于石墨烯纖維的中紅外發(fā)射方法，給石墨烯纖維輸入電壓，電壓大小范圍為0.1-3.6V/cm；所述石墨烯纖維的碳氧比在10以上。

通常的，所述石墨烯纖維的直徑為0.1-1000微米，長度可以根據(jù)實際情況任意選擇。

所述石墨烯纖維由濕法紡絲制備而成。

所述石墨烯纖維固定在兩個金屬電極之間，以輸入激發(fā)電壓。

在某些優(yōu)選的方案中，可采用銅、銀、鋅作為金屬電極。

所述石墨烯纖維可以為實心柱體、空心柱體、核殼結構、帶狀、螺旋狀。

所述石墨烯纖維通過灰體輻射把輸入的電能轉化為焦耳熱并以中紅外光的形式輻射出去，輻射的波長分布和發(fā)光頻率可以通過電場進行調(diào)控；逐步增加輸入電場，纖維表面的溫度逐漸升高，發(fā)光的強度隨著增強，波長向短波藍移。

所述石墨烯纖維發(fā)光波長的分布區(qū)域在1-30微米，發(fā)光頻率最快達到10兆赫茲。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明制備過程安全可控，耗能少，原材料來源廣泛；操作過程簡單便捷，發(fā)射頻率高；由于石墨烯纖維具有良好的柔性，這種中紅外發(fā)射器在柔性電子器件、可穿戴智能裝置等領域有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1為石墨烯纖維中紅外發(fā)射示意圖；

圖2為石墨烯纖維測試裝置結構示意圖(A)及其發(fā)光頻率示意圖(B)。

圖3為石墨烯纖維在不同工作電壓下的波長分布及理論曲線，曲線中對應的輸入電場大小從下往上依次為1.1，2.53，3.53V/cm。

實施例1

(1)以氧化石墨烯的分散液作為原料，使用濕法紡絲的技術制備直徑為10微米的帶狀石墨烯纖維。

(2)取長度為1cm的石墨烯纖維固定在鋅電極之間，輸入電場，使石墨烯纖維發(fā)射中紅外光，石墨烯纖維中紅外發(fā)射的示意圖如圖1所示。當電場強度分別為0.1V/cm、0.3V/cm、1V/cm、2V/cm、3V/cm、3.6V/cm時，石墨烯纖維的表面溫度、發(fā)光強度、發(fā)光波長發(fā)生變化，如表1所示。發(fā)光頻率變化如圖2所示。

表1：石墨烯纖維在不同電場強度下的表面溫度和發(fā)光波長