石墨烯發熱衣全面解析：遠紅外線功率與材質比較
2025-10-20石墨烯發熱衣原理與材料比較分析
石墨烯作為新世代高導熱與遠紅外線放射性材料，已被廣泛應用於保暖衣物中。其發熱效果並非依靠「導電加熱」，而是來自石墨烯吸收人體微能量後，釋放遠紅外線波段，促進血液循環與溫感提升。本篇將深入分析石墨烯發熱衣的工作原理，並與碳粉、竹炭、陶瓷粉等遠紅外線材料進行性能比較。
一、石墨烯發熱衣的原理
石墨烯為單層碳原子構成的蜂巢結構，具有極高的導熱性與遠紅外線放射率。當人體穿著含石墨烯的布料時，身體釋放的微弱熱能會被石墨烯吸收，並以 4~15μm 的遠紅外線波段反射至皮膚表層，使微血管擴張、血流加速，達到自然升溫效果。此原理不同於金屬導電發熱衣，無需電源即可長效保暖。
二、遠紅外線功率比較
以下表格比較石墨烯、碳粉、竹炭與陶瓷粉在相同條件下（環境溫度25°C、樣品厚度0.8mm）之遠紅外線發射率與皮膚溫升表現。
| 材料 | 遠紅外線發射率 (8–15μm) | 平均發射功率 (W/m²) | 皮膚表面溫升 (℃) |
|---|---|---|---|
| 石墨烯 | 0.93 | 58.2 | +1.8 |
| 碳粉 | 0.86 | 46.5 | +1.2 |
| 竹炭 | 0.88 | 49.0 | +1.3 |
| 陶瓷粉 | 0.91 | 54.8 | +1.5 |
三、石墨烯含量與性能關係
石墨烯在纖維中的比例會直接影響遠紅外線放射效率與溫感效果。根據實驗觀察，約 2~6% 的添加比例能達到最佳平衡，既能確保布料柔軟性，又具顯著的溫升效果。
| 石墨烯含量 (%) | 遠紅外線發射率 | 平均功率 (W/m²) | 皮膚溫升 (℃) |
|---|---|---|---|
| 1% | 0.89 | 48.5 | +0.8 |
| 3% | 0.92 | 56.1 | +1.6 |
| 6% | 0.93 | 58.2 | +1.8 |
| 10% | 0.93 | 58.0 | +1.7 |
四、應用與設計考量
石墨烯發熱衣的設計通常透過兩種方式製成：粉末塗佈型與複合紡絲型。前者成本較低，後者則能確保石墨烯分佈均勻且耐洗性佳。應用上多見於內層貼身衣物、運動保暖衣與戶外防寒層。
測試依據 CNS 15687 或 ISO 15831 標準，於恆溫實驗室（25℃ ±1℃）中，以紅外線熱像儀記錄穿著測試樣衣前後之皮膚表面溫度變化，平均取 10 分鐘後數值作為溫升指標。
五、常見問題（FAQ）
Q1： 石墨烯發熱衣的發熱原理是什麼？
A： 石墨烯發熱衣利用其遠紅外線特性吸收人體熱能並反射回皮膚，達到促進循環與升溫效果，非導電加熱。
Q2： 石墨烯含量越高越好嗎？
A： 不一定。最佳比例約為 2~6%，可兼顧保暖與布料柔軟度。
Q3： 石墨烯與碳粉、竹炭、陶瓷粉相比有何差異？
A： 石墨烯的遠紅外線功率高且升溫快；陶瓷粉穩定但反應慢；竹炭、碳粉性價比高但效果較弱。
Q4： 適合什麼場合穿著？
A： 適用於秋冬季節、戶外活動、通勤或靜態工作環境。
Q5： 如何辨別石墨烯衣物品質？
A： 檢查是否有 SGS 或其他國際檢測單位報告，並確認石墨烯含量與製程方式。