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闪蒸石墨烯的发现《Nature》

点击:0 时间:2022-06-09 17:24:10

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闪蒸石墨烯专利

作为一种未来革命性的材料,石墨烯的潜力和价值总所周知,人们一直在寻找和改进技术来生产它。

2020年1月20日莱斯大学(Rice University)的科学家们在《自然》杂志上发表了一篇关于“闪蒸石墨烯”的研究报告,原来廉价的垃圾也能得到昂贵的石墨烯。

这是一种新的处理技术,可以以一种廉价而有效的方式将多种垃圾产品转化为“闪蒸石墨烯”。

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如何将垃圾转变成石墨烯?

石墨烯具有很高的导热性和导电性,超薄的外形却有令人难以置信的强度,但本质还是由碳原子组成。

传统石墨烯是用化学气相沉积提取,这是一种将碳源(通常是甲烷)泵入腔内进行化学反应并在薄衬底表面留下一层薄薄的石墨烯的过程。

不过,这是一个费力而昂贵的过程,目前石墨烯的商业价值在每吨6.7万美元到20万美元不等。

莱斯大学的化学家詹姆斯·图尔(James Tour)带领一组研究人员开发了一种将含碳材料组合在一起的新方法,这种方法可以利用各种各样的物质作为碳源,同时处理环境垃圾。

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赖斯大学化学家詹姆斯·图尔和团队

这一过程利用了所谓的闪蒸焦耳加热(即电流通过导电材料产生热量),将任何含碳材料加热到约3000开尔文(约 2730°C),含碳材料在约10毫秒内变成石墨烯薄片,而所有剩下的非碳元素则变成有用的气体。

比如,氧和氮这样的元素从闪蒸反应堆中释放出来,因为它们有相应的价值,所以也会被捕获并利用。

这组研究人员已经证明,任何固体碳基物质,包括食物,塑料垃圾和橡胶轮胎,都可以转化成石墨烯,而且成本仅为当前方法的一小部分(没有提具体多少),真正能让垃圾也价值连城。

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最后

这项研究成果的重要性在于,我们现在拥有一种便宜高产的石墨烯生产技术,并且不会对环境造成影响。

该团队已经将闪蒸石墨烯与塑料或混凝土组成复合材料,后者被证明特别有前途。只要在水泥中加入0.1%的闪蒸石墨烯,就可以将混凝土生产对环境的负面影响减少三分之一

从本质上说,这项技术是在捕捉二氧化碳和甲烷等温室气体,因为这些都是垃圾本来会产生的物质。


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