CN111335019A - 一种基于石墨烯纤维的中红外发射方法 - Google Patents

一种基于石墨烯纤维的中红外发射方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于石墨烯纤维的中红外发射方法，首先利用湿法纺丝技术制备高柔性的石墨烯纤维，然后利用灰体辐射原理使石墨烯纤维在电场驱动下发射中红外光；发光波长的分布区域在1‑30微米，发光频率最快达到10兆赫兹；该方法以石墨烯纤维作为发射光源，柔韧性好、价格低廉、密度低、能耗低。

Description

一种基于石墨烯纤维的中红外发射方法
技术领域
本发明涉及一种中红外发射方法，特别是一种基于石墨烯纤维的中红外发射方法。
背景技术
中红外光较长的波长分布决定着其可以被化学分子所吸收，而且中红外光处于生物体的辐射范围之内，在分子检测、医疗保健、气象科学、安检、保密通信等领域有着重要的作用。
之前报道的中红外光的发射源大都由半导体器件构筑而成，其原理是在电场作用下载流子复合产生中红外光子。这种器件有两大缺陷：一是效能低下，二是半导体器件大都是脆性比较大的过渡金属材料，价格昂贵且制备成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于石墨烯纤维的中红外发射方法，通过给石墨烯纤维输入电压，使石墨烯纤维发射中红外光；该方法以石墨烯纤维作为发射光源，柔韧性好、价格低廉、密度低、导电性好、能耗低，适用复杂工作环境，其中，工作气压环境为0-1013mbar，工作温度环境为30-400K。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案：一种基于石墨烯纤维的中红外发射方法，给石墨烯纤维输入电压，电压大小范围为0.1-3.6V/cm；所述石墨烯纤维的碳氧比在10以上。
通常的，所述石墨烯纤维的直径为0.1-1000微米，长度可以根据实际情况任意选择。
所述石墨烯纤维由湿法纺丝制备而成。
所述石墨烯纤维固定在两个金属电极之间，以输入激发电压。
在某些优选的方案中，可采用铜、银、锌作为金属电极。
所述石墨烯纤维可以为实心柱体、空心柱体、核壳结构、带状、螺旋状。
所述石墨烯纤维通过灰体辐射把输入的电能转化为焦耳热并以中红外光的形式辐射出去，辐射的波长分布和发光频率可以通过电场进行调控；逐步增加输入电场，纤维表面的温度逐渐升高，发光的强度随着增强，波长向短波蓝移。
所述石墨烯纤维发光波长的分布区域在1-30微米，发光频率最快达到10兆赫兹。
本发明的有益效果在于：本发明制备过程安全可控，耗能少，原材料来源广泛；操作过程简单便捷，发射频率高；由于石墨烯纤维具有良好的柔性，这种中红外发射器在柔性电子器件、可穿戴智能装置等领域有广泛的应用前景。
附图说明
图1为石墨烯纤维中红外发射示意图；
图2为石墨烯纤维测试装置结构示意图(A)及其发光频率示意图(B)。
图3为石墨烯纤维在不同工作电压下的波长分布及理论曲线，曲线中对应的输入电场大小从下往上依次为1.1，2.53，3.53V/cm。
实施例1
(1)以氧化石墨烯的分散液作为原料，使用湿法纺丝的技术制备直径为10微米的带状石墨烯纤维。
(2)取长度为1cm的石墨烯纤维固定在锌电极之间，输入电场，使石墨烯纤维发射中红外光，石墨烯纤维中红外发射的示意图如图1所示。当电场强度分别为0.1V/cm、0.3V/cm、1V/cm、2V/cm、3V/cm、3.6V/cm时，石墨烯纤维的表面温度、发光强度、发光波长发生变化，如表1所示。发光频率变化如图2所示。
表1：石墨烯纤维在不同电场强度下的表面温度和发光波长
电场强度(V/cm) 表面温度(K) 发光波长(μm)
0.1 310 2-18
0.3 318 2-15
1.0 330 1.8-12
2.0 560 1.7-12
3.0 630 1.5-12
3.6 720 1.5-10
从表1可以看出，随着电场强度的增加,石墨烯纤维的表面温度升高，发光强度增强，发光波长向短波蓝移。
从图2可以看出，石墨烯纤维的发光频率不受电场大小的影响。
图3为石墨烯纤维在不同工作电压下的波长分布及理论曲线,通过与灰体辐射的理论曲线进行对比可以证实石墨烯纤维中红外发射的工作原理为灰体辐射，效能高。
实施例2
(1)以氧化石墨烯的分散液作为为原料，使用湿法纺丝技术制备直径为30微米的实心圆柱状石墨烯纤维。
(2)取长度为2.5cm的石墨烯纤维固定在铜电极之间，输入强度为1V/cm的电场。经测试，此时石墨烯纤维的表面温度约为330K，发射波长分布为1.8-12微米的中红外光，发光频率为10兆赫兹。
实施例3
(1)以氧化石墨烯的分散液做为原料，使用湿法纺丝的技术制备直径为80微米的核壳结构石墨烯纤维。
(2)取长度为5cm的石墨烯纤维固定在银电极之间，输入强度为2.5V/cm的电场。经测试，此时石墨烯纤维的表面温度约为580K，发射波长分布为1.6-12微米的中红外光，发光频率为10兆赫兹。
实施例4
(1)以氧化石墨烯的分散液做为原料，使用湿法纺丝的技术制备直径为100微米的空心圆柱状石墨烯纤维。
(2)取长度为8cm的石墨烯纤维固定在锌电极之间，输入强度为3V/cm的电场。经测试，此时石墨烯纤维的表面温度约为630K，发射波长分布为1.5-12微米的中红外光，发光频率为10兆赫兹。
实施例5
(1)以氧化石墨烯的分散液做为原料，使用湿法纺丝的技术制备直径为200微米的螺旋状石墨烯纤维。
(2)取长度为10cm的石墨烯纤维固定在铜电极之间，输入大小为3.5V/cm的电场。经测试，此时石墨烯纤维的表面温度约为660K，发射波长分布为1.5-12微米的中红外光，发光频率为10兆赫兹。

Claims (3)

1.一种基于石墨烯纤维的中红外发射方法，其特征在于，给石墨烯纤维输入电压，电压大小范围为0.1-3.6V/cm；所述石墨烯纤维的碳氧比在10以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将石墨烯纤维固定在两个金属电极之间，以输入激发电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石墨烯纤维可以为实心柱体、空心柱体、核壳结构、带状、螺旋状。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113950172A (zh) * 2020-07-16 2022-01-18 北京石墨烯研究院 石墨烯基电致红外发射加热装置

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005285344A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Univ Shinshu カーボンナノチューブと高分子を用いた電子放出源およびその製法
CN101578241A (zh) * 2007-01-09 2009-11-11 埃万耶洛斯·瓦西利奥斯·赫里斯托福罗 用于生产红外透射纤维的方法和***
US20160057830A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 John E. MONK Infrared signal generation from ac induction field heating of graphite foam
KR20160035284A (ko) * 2014-09-23 2016-03-31 한양대학교 산학협력단 극초단파 광섬유 레이저 장치
CN106612569A (zh) * 2017-02-17 2017-05-03 北京创新爱尚家科技股份有限公司 基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料
CN206433767U (zh) * 2016-12-02 2017-08-25 汕头市百利安内衣有限公司 一种石墨烯护宫内裤
US20170301819A1 (en) * 2016-04-15 2017-10-19 Yu Yao Antenna-assisted photovoltaic graphene detectors
CN206808740U (zh) * 2017-05-27 2017-12-29 杭州高烯科技有限公司 一种石墨烯电热手套
CN208060893U (zh) * 2017-12-29 2018-11-06 中国计量大学 一种中红外波段可调谐法诺共振谐振器
CN109187429A (zh) * 2018-09-15 2019-01-11 哈尔滨工业大学 一种基于双层带状石墨烯周期阵列结构的快速可调谐中红外折射率传感器
CN109638472A (zh) * 2019-01-31 2019-04-16 电子科技大学 一种基于金属石墨烯超材料的动态可调谐型吸波器
CN109972388A (zh) * 2018-12-21 2019-07-05 无锡沛莱斯纺织有限公司 一种快速电加热石墨烯织物的制备方法
CN110311010A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 西安交通大学 一种基于石墨烯纳米带的红外宽光谱探测器
CN110416862A (zh) * 2019-06-18 2019-11-05 西北大学 一种基于范德瓦尔斯异质结的太赫兹辐射源

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005285344A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Univ Shinshu カーボンナノチューブと高分子を用いた電子放出源およびその製法
CN101578241A (zh) * 2007-01-09 2009-11-11 埃万耶洛斯·瓦西利奥斯·赫里斯托福罗 用于生产红外透射纤维的方法和***
US20160057830A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 John E. MONK Infrared signal generation from ac induction field heating of graphite foam
KR20160035284A (ko) * 2014-09-23 2016-03-31 한양대학교 산학협력단 극초단파 광섬유 레이저 장치
US20170301819A1 (en) * 2016-04-15 2017-10-19 Yu Yao Antenna-assisted photovoltaic graphene detectors
CN206433767U (zh) * 2016-12-02 2017-08-25 汕头市百利安内衣有限公司 一种石墨烯护宫内裤
CN106612569A (zh) * 2017-02-17 2017-05-03 北京创新爱尚家科技股份有限公司 基于石墨烯纤维碳纤维复合的发热材料
CN206808740U (zh) * 2017-05-27 2017-12-29 杭州高烯科技有限公司 一种石墨烯电热手套
CN208060893U (zh) * 2017-12-29 2018-11-06 中国计量大学 一种中红外波段可调谐法诺共振谐振器
CN109187429A (zh) * 2018-09-15 2019-01-11 哈尔滨工业大学 一种基于双层带状石墨烯周期阵列结构的快速可调谐中红外折射率传感器
CN109972388A (zh) * 2018-12-21 2019-07-05 无锡沛莱斯纺织有限公司 一种快速电加热石墨烯织物的制备方法
CN109638472A (zh) * 2019-01-31 2019-04-16 电子科技大学 一种基于金属石墨烯超材料的动态可调谐型吸波器
CN110416862A (zh) * 2019-06-18 2019-11-05 西北大学 一种基于范德瓦尔斯异质结的太赫兹辐射源
CN110311010A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 西安交通大学 一种基于石墨烯纳米带的红外宽光谱探测器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陶泽华 等: "太赫兹辐射场下的石墨烯光生载流子和光子发射", 《物理学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113950172A (zh) * 2020-07-16 2022-01-18 北京石墨烯研究院 石墨烯基电致红外发射加热装置

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