速訊：純石墨烯有助入眠？ 我科學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯電加熱紅外輻射波影響人類(lèi)腦電波

石墨烯紅外輻射與腦電波活動(dòng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。受訪者供圖

石墨烯發(fā)熱散發(fā)“生命之光”起到深度理療作用、石墨烯加熱發(fā)射的遠(yuǎn)紅外線激活身體細(xì)胞核酸蛋白質(zhì)等生物分子、石墨烯改性纖維的枕套面料可以除濕防螨保暖……在網(wǎng)絡(luò)上搜索石墨烯，會(huì)出現(xiàn)一堆打著石墨烯功效旗號(hào)的產(chǎn)品。

(資料圖片)

一種無(wú)生命的物質(zhì)究竟有沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)上所說(shuō)的諸多神奇功效?

對(duì)此，浙江大學(xué)長(zhǎng)期從事石墨烯研究的林時(shí)勝教授接受科技日?qǐng)?bào)記者專(zhuān)訪時(shí)表示，他購(gòu)買(mǎi)過(guò)市面上幾乎所有打著健康功效的石墨烯概念產(chǎn)品，研究證實(shí)大部分實(shí)際上只是使用了“石墨烯”字眼，產(chǎn)品中并沒(méi)有石墨烯或者只是摻了非常少的石墨烯，甚至很多商家用銅來(lái)替代石墨烯，混淆了概念。

那純石墨烯對(duì)生命健康有沒(méi)有功效呢?

“有，最近我們從腦電波物理數(shù)據(jù)得到一個(gè)原創(chuàng)研究結(jié)論，指出100%純石墨烯電加熱紅外輻射波促進(jìn)人體腦電波的新方法。”林時(shí)勝團(tuán)隊(duì)表示，這一研究成果有望應(yīng)用于促進(jìn)快速入眠以及改善睡眠等大健康護(hù)理等領(lǐng)域，該研究成果于近日在《Small Science》刊發(fā)。

二維量子材料與腦電波的碰撞思考

作為一種二維材料，石墨烯具有獨(dú)特的電子、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能，如優(yōu)異的載流子遷移率、強(qiáng)的電子-電子間相互作用和超高導(dǎo)熱性。

研究表明，當(dāng)對(duì)石墨烯膜施加偏置電壓時(shí)，大部分電子能量可以轉(zhuǎn)化為紅外輻射。紅外輻射是一種波長(zhǎng)比可見(jiàn)光更長(zhǎng)的不可見(jiàn)電磁波，可進(jìn)一步細(xì)分為三種不同波長(zhǎng)：近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外輻射。林時(shí)勝介紹，當(dāng)電流通過(guò)石墨烯時(shí)，中紅外線和遠(yuǎn)紅外線(4–20微米)輻射到自由空間，多層石墨烯膜遠(yuǎn)紅外發(fā)射率超過(guò)90%，產(chǎn)生的紅外輻射可穿透人體皮膚2–3微米。

醫(yī)學(xué)研究表明，人體腦電波中Alpha波和Theta波被證明與大腦的創(chuàng)造性活動(dòng)、記憶力、感知能力以及睡眠等有關(guān)。眾所周知的現(xiàn)象：修行打坐使人寧?kù)o，焦躁不安則難以入睡。究其原因，打坐時(shí)腦電波的強(qiáng)度和時(shí)長(zhǎng)比煩躁時(shí)更強(qiáng)、更長(zhǎng)。

研究還證明，腦電波Alpha波的減弱和頻次減少是衰老甚至阿爾茨海默癥的主要特征。“因此，調(diào)節(jié)和激活腦電波可能是改善大腦活動(dòng)和恢復(fù)的有效和潛在方法，特別是與注意力、抑制過(guò)程、記憶、感知能力和睡眠有關(guān)的Alpha波和Theta波頻率的腦電波活動(dòng)。”林時(shí)勝說(shuō)道。

“石墨烯的紅外輻射可穿透人體皮膚，且覆蓋人體自然紅外輻射光波，讓人覺(jué)得特別舒服，我就在思考一個(gè)問(wèn)題：如何用物理量來(lái)體現(xiàn)石墨烯中遠(yuǎn)紅外的舒服?而腦電波Alpha波就是會(huì)讓人愉悅，那是否意味著石墨烯紅外輻射與腦電波活動(dòng)有聯(lián)絡(luò)?”林時(shí)勝說(shuō)，自己做科研一直秉承既做有趣又做有用的理念，因此將這個(gè)“天馬行空”的想法付諸研究。

讓有趣變?yōu)橛杏玫氖?/p>

林時(shí)勝一直秉承跨專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新的思想與實(shí)踐，立足于半導(dǎo)體物理與器件研究，石墨烯一直是他感興趣的研究對(duì)象。26歲博士畢業(yè)時(shí)，他發(fā)郵件給從事石墨烯研究的諾貝爾獎(jiǎng)物理學(xué)獎(jiǎng)得主安德烈海姆教授，希望共同就石墨烯的半導(dǎo)體改性以及物理開(kāi)展研究，這一當(dāng)時(shí)較為創(chuàng)新的想法也得到了安德烈海姆的認(rèn)可，因此2010年林時(shí)勝赴英國(guó)曼切斯特大學(xué)物理與天文學(xué)系，在課題組開(kāi)展了為期半年的研究，并在石墨烯的電子-聲子相互作用等方向取得了第一手的科研經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)成果。

回國(guó)后的十年多時(shí)間里，林時(shí)勝在浙江大學(xué)一直從事石墨烯光電器件的研究，2012年，29歲的林時(shí)勝成為浙江大學(xué)的博士生導(dǎo)師，獨(dú)立帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)十年來(lái)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了石墨烯水發(fā)電、石墨烯太陽(yáng)能、動(dòng)態(tài)二極管、液體光電探測(cè)器等多項(xiàng)原創(chuàng)研究成果，同時(shí)在石墨烯5G基站散熱以及石墨烯加熱系統(tǒng)方向取得了很好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，更直接服務(wù)于國(guó)家的碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略。這些產(chǎn)業(yè)研究與實(shí)踐給了很好的問(wèn)題，就是如何將更加前沿的有趣研究與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，石墨烯是否有著我們沒(méi)有意識(shí)到的獨(dú)特應(yīng)用?

最近，基于長(zhǎng)期的科研積累以及敏銳的創(chuàng)新能力，林時(shí)勝團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)石墨烯電熱膜的紅外輻射可以明顯促進(jìn)人腦中的Alpha波和Theta波的出現(xiàn)頻率和持續(xù)時(shí)間。通過(guò)對(duì)單層石墨烯、多層石墨烯、水、銅等材料進(jìn)行加熱后發(fā)現(xiàn)，多層純石墨烯膜得到的效果是最好的，且在50℃加熱下，人體腦電波中Alpha波和Theta波出現(xiàn)頻率和持續(xù)時(shí)間可以分別有效提高2.3/2.9和3.0/4.1倍。

為何多層石墨烯能夠提升腦電波的出現(xiàn)頻率和持續(xù)時(shí)間?林時(shí)勝介紹，通過(guò)系統(tǒng)地研究不同工作溫度和加熱材料的效果比較，表明多層石墨烯電熱膜的有效紅外輻射波與人體熱輻射波長(zhǎng)范圍相近都為7-14微米，可以在分子水平上對(duì)人類(lèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)效應(yīng)。

“這種石墨烯電加熱促進(jìn)腦電波的方法提供了一種便捷、無(wú)創(chuàng)的方式來(lái)調(diào)節(jié)和激發(fā)人類(lèi)腦電波，這將在解決睡眠問(wèn)題以及調(diào)節(jié)情緒等方面有潛在應(yīng)用?！绷謺r(shí)勝認(rèn)為，石墨烯電熱膜電加熱器是一種方便且無(wú)創(chuàng)的腦電波Alpha波、Theta波增強(qiáng)手段，可以用于增強(qiáng)與記憶和注意力等系統(tǒng)相關(guān)的神經(jīng)認(rèn)知功能，這在日益擴(kuò)大的醫(yī)療保健需求領(lǐng)域具有許多潛在應(yīng)用。

如今，林時(shí)勝團(tuán)隊(duì)正著手將該項(xiàng)研究轉(zhuǎn)化為有用的科研成果，石墨烯促進(jìn)睡眠的測(cè)試也在浙江重要醫(yī)院進(jìn)行了相關(guān)醫(yī)學(xué)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，測(cè)試對(duì)象在閉眼情況下，Alpha波和Theta波的出現(xiàn)頻率變多，且持續(xù)時(shí)間明顯變長(zhǎng)，讓人更加容易入眠。

關(guān)鍵詞： 紅外輻射 持續(xù)時(shí)間 浙江大學(xué) 研究成果