用碳基廢料創建用于復合材料的閃光石墨烯


萊斯大學采用的一種新工藝可以利用大量的熱和光將幾乎所有碳源轉化為有價值的石墨烯薄片。石墨烯與塑料,金屬,膠合板,混凝土和其他建筑材料的本體復合材料將是閃蒸石墨烯的主要市場。
 
  通過將含碳材料加熱到3,000開爾文(約5,000華氏度),在10毫秒內制得了閃光石墨烯。原料幾乎可以是任何具有碳含量的東西,包括食物垃圾,塑料垃圾,石油焦,煤炭和木屑。賴斯大學的化學家詹姆斯·圖爾(James Tour)表示,快速石墨烯技術可以將這些材料轉化為石墨烯,而成本僅為其他批量生產石墨烯的方法的一小部分。
 
  “這很重要,”圖爾說。“上有30%到40%的食物被扔掉了,因為它變質了,塑料廢料引起了全的關注。我們已經證明,任何固體碳基物質,包括混合的塑料廢料和橡膠輪胎,都可以轉化為石墨烯。”
 
  該方法產生具有容易分離的未對準層的渦輪層石墨烯。圖爾說:“來自其他工藝的AB堆疊石墨烯(例如石墨的剝離)很難拉開。” “這些層牢固地粘合在一起。但是,由于層間的粘合力要低得多,所以層狀石墨烯更容易加工。他們只是在解決方案中或在混合到復合物中時就分開了。” Tour繼續說道,“這很重要,因為現在我們可以使每個單原子層與主體復合物相互作用。”
 
  溫度是閃蒸過程成功的關鍵,閃蒸過程發生在定制設計的反應器中,該反應器可快速加熱物料并產生很少的多余熱量。不使用溶劑,保持過程非常清潔。水稻研究人員Ksenia Bets說:“我們實質上加快了緩慢的地質過程,使碳演變為基態,即石墨。熱量峰值極大地加速了它,并且在石墨烯階段的適當時刻也將其停止。”
 
  研究人員已經在測試石墨烯增強的混凝土和塑料。托爾說,過去,“石墨烯在這些應用中使用過于昂貴。閃蒸過程將大大降低價格,同時幫助我們更好地管理廢物。”