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被子的保暖原理知多少？——能放出远红外线的石墨烯，不插电能发热

世界各地都有「被子」的存在，例如：日本的「布团（挂け布団）」或是欧洲的「羽绒被（Duvet）」。日本的布团，使用场景通常是在相对坚硬榻榻米上，应对而生的布团具有蓬松、柔软的特性。而欧洲的羽绒被，传统上是在被单内填充绒毛、羽毛、棉花等材料，现代羽绒被则随着技术发展，有着更多样的填充体。不过，无论是日本的布团，或是欧洲的羽绒被，它们内部的填充都非常地蓬松，这是为什么呢？

被子为什么可以保暖？

传统的被子之所以可以达到保暖效果，主要利用了两个原理——减少热量损失的「隔热」，与供给额外热能的「生热」。

隔热是借助蓬松的被子，将人体与外界隔绝，以减少热量损失。原理是由于空气不容易传导热，因此传统被子在填充了具有蓬松特性的材料，如棉花、羊毛、羽绒等，增加被子内部的空气含量后，覆盖在人体上头，不容易传导热的空气便作为一层阻隔，达到保暖的效果。

动物身上蓬松的毛，也是为了让更多空气停留在身体表面，达到隔热的效果。

其实最早研究物质绝热性能的人，是对 19 世纪热力学发展有重大影响的伦福德伯爵。当时他刚发现热对流现象，并且指出某些物质的绝热属性来源于它们阻碍了空气对流，到此都是正确的结论。不过接着，他却作出了一个错误的推论——他认为棉被能保暖的原因，是因为当中填充的材料如棉花、羊毛、羽绒等物质能够阻止热对流[6]。

保暖不只要「隔热」，更要能「生热」

一件被子，除了做到减少热量损失的「隔热」，能够供给额外热能的「生热」，才能不只保暖，更让人感到温暖。

常见运用生热原理的物品，比如电热毯，往往需要额外插电、通过电加热达到额外提供热能的效果，不过在使用上会有场景的限制，也容易有安全疑虑。目前也有不需要插电的方法，如发热被、蓄热被等，借助特定材质发出较多的远红外线，相较于传统被子也能得到更多的热。

4~14µm 的远红外线，更容易温暖身体

红外线（Infrared，简称 IR）又称红外光，是一种非可见光范围内的电磁波，在不同波长的区分下，又能分作近红外线、中红外线、远红外线，其中远红外线（FIR）在不同领域中的定义也有所差异，工程或生医领域习惯上的定义是波长在3~1000µm 的电磁波。

然而，并不是所有波段的远红外线都能让人体感到温暖。人体内分子较容易振动的波长有其范围，只有在 4~14µm 的时候[1]。

这个分子振动产生热的概念，近似于微波炉加热的原理。微波炉是运用特定波长的电磁波，在炉内产生磁场，电子随之振动产生热，再经过热传导扩散，就能加热食物。特别是极性分子，例如水，会因而快速震荡、摩擦生热，因此含水量越多的食物加热效果会更好。

同样的，只有特定波长的电磁波，能让人体内各种分子快速震荡，使体温升高。

究竟什么材料会放出远红外线呢？

物质的组成基础是原子，只要不在绝对零度的物质，其内部原子就会产生振动，进而放出各种波段电磁波，而特定波长的电磁波强度，只与物体的材质与温度有关。

也就是说，如果找到一种材料，能受到体温范围内的能量影响，产生共振效应、放出最大量的远红外线，就能达到不插电也能生热的效果。很幸运的在身处于21世纪的今天，这款材料已经被找到了，它就是——石墨烯。

石墨烯——21 世纪最前沿的材料

石墨烯问世的时候，便被称之为「21 世纪最前沿的材料」，英国曼彻斯特大学的安得列·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov）两位物理学家，也因此获得了 2010 年的诺贝尔物理奖。

获得各界瞩目的石墨烯，其实隐藏在我们生活当中。它平时被迭合在一起，外观漆黑、毫不起眼，用途通常被做成润滑剂、铅笔芯，我们称之为「石墨」，然而当将铅笔轻轻画在纸上，铅笔痕里其实就有几层石墨烯。剖析来看，石墨是由碳原子排列成六角形蜂巢状的平面薄膜层层堆栈，层与层之间借助凡得瓦力吸引。而将石墨分离成最小单位后，石墨烯就藏在里头[5]。

由碳元素组成的石墨烯，不同于同族的石墨、金刚石。它最大的特点在于，石墨烯由单层的碳原子组成，可以有序的沿着二维平面延展开来。由于结构上的特殊，石墨烯极薄，只有一个原子厚，抗断裂强度比最好的钢要高出 200 倍，柔软度超过橡胶，透光率高达 97.7%，具有优良的光敏、热敏等半导体特性[3]。

也有研究针对混入石墨烯的纤维布料与一般纤维布料在摄氏 37 度时，放出波长在 8~14µm 的电磁波是否有差异，研究发现混入石墨烯的纤维布料，该频段的电磁波放射率会高于一般纤维布料[2]。

石墨烯的六角蜂巢结构。

「PP 医疗级石墨烯超导被」让你睡得更轻、更暖

在石墨烯如此令人惊喜的特性被人们发现后，各项领域的全新应用也顺应而生。当睡眠科技与石墨烯结合在一起，便绝佳发挥石墨烯能放出适合人体吸收发热的远红外线的这项特性。

不只这样，运用石墨烯所制作的被子还能变得更轻！过往被子会做的蓬松厚重，是因为要增加被子内的空气含量，让不容易传导热的空气阻隔外界，达到保暖的效果。而运用石墨烯制成的被子，可借助石墨烯放出远红外线发热，不再单靠空气隔热保暖，被子就自然变薄了！

值得一提的是，「PP 医疗级石墨烯超导被」以业界首创技术，除了保暖更是达到保健效果，将石墨烯微粒镶嵌在人工纤维中制成布料，不只让被子更加轻薄，独家的石墨烯纤维技术，除了能保留石墨烯的远红外线特性外，还能让被子更加耐用。

为了让「PP 医疗级石墨烯超导被」能达最好的生热效果，在制作上，由里到外共有四层含有「超导石墨烯纤维的布料」，层层迭迭的覆盖下，经实验证实，「PP 医疗级石墨烯超导被」远红外线放射率可高达 92%。

在石墨烯被发现后，坊间已陆续出现了许多石墨烯被。不过，一般市售石墨烯被往往仅在表面覆盖一层石墨烯而已。拥有二十多年织品经验的老手，特别提醒消费者，目前传统的石墨烯棉被因为技术问题，将石墨烯棉被放入洗衣机清洗后，会大量流失失去原本功效，变成一条普通仅以「隔热」为主的棉被。

在学理上能释放远红外线的石墨烯，与织品实际结合后，效果一样可行。经内部测试结果证明，「PP医疗级石墨烯超导被」能在 10 秒内瞬间升温，且能有效提高血流速与血流量。

冬天已经来临，21 世纪的冬天，不再需要在被窝中瑟缩着冷到不能睡，选用「PP 医疗级石墨烯超导被」，让远红外线发威，不插电也能生热，轻轻一盖，又松又软又生热，让你度过前所未有的、最温暖的冬天。

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