本研究采用闪蒸焦耳加热（FJH）过程：
内容描述: 图1展示了从不同碳源通过FJH过程合成闪蒸石墨烯（FG）的结果。a部分为FJH过程的示意图和闪蒸期间温度随时间上升的曲线（插图）。b-d部分为HR-TEM图像，显示碳黑衍生的FG（CB-FG）和咖啡渣衍生的单层FG。e部分包括拉曼光谱、XRD光谱和TEM图像，用于表征不同碳源衍生的FG。
分析结果: 拉曼光谱显示CB-FG具有高2D峰强度，I2D/G比值大于10，表明低缺陷浓度。XRD分析显示FG的(002)峰在26.1°，对应层间距3.45 Å，大于典型石墨，确认涡轮层状结构。咖啡渣衍生的FG产率约35%，基于碳含量转换率达85%。这些结果证明FJH过程能有效从多样碳源生产高质量FG。
内容描述: 图2探讨了FJH过程的关键参数对FG质量的影响。a部分显示随着闪蒸电压增加，CB-FG的拉曼光谱变化。b部分展示不同闪蒸电压下的I2D/G和ID/G比值。c部分为不同温度下的时间-温度图。d部分为不同闪蒸持续时间下的时间-温度图。e-g部分显示压缩比对拉曼光谱的影响。
分析结果: 增加电压提高过程温度，在3100 K时FG缺陷最少，拉曼光谱中D带几乎消失。3000 K是关键温度，用于生产高质量石墨烯。增加样本压缩可缩短放电时间，短闪蒸持续时间（10 ms）导致更高2D带，表明较少层堆叠。低冷却速率增加闪蒸持续时间并降低2D带。优化这些参数可获得高I2D/G比值的FG。
内容描述: 图3通过分子动力学模拟评估FG快速生长的机制。a-c部分显示密度不同的碳材料在3000 K退火后的结构。d部分显示碳黑在3600 K prolonged退火后的结构。e-f部分量化退火过程中材料结构组成的变化。g部分显示密度1.5 g/cm³材料在5000 K退火后的结构。
分析结果: 模拟表明，低密度材料产生海绵状结构，而高密度导致高度石墨化。退火过程中sp²/sp³比值的变化显示，石墨烯形成在低温（<2000 K）下受损，但在高温（5000 K）下加速，与实验结果一致（图2f）。碳黑在FJH过程中缺陷愈合，逐渐转化为多面体形状，确认产物的低缺陷性质。
内容描述: 图4展示了CB-FG的规模扩大和实际应用。a部分显示不同尺寸和形状的石英管用于合成FG。b部分显示FG在水-Pluronic溶液中的分散。c部分显示FG在各种有机溶剂中的分散。d部分显示与FG复合的水泥的机械性能。
分析结果: 规模扩大通过增加石英管尺寸实现，从4 mm到15 mm直径，每批产量从30 mg到1 g。较小管子的较短闪蒸产生更高I2D/G的FG。FG在水和有机溶剂中高度可分散，归因于涡轮层状排列。水泥复合材料中加入0.1% FG，7天抗压和抗拉强度分别提高35%和19%，显示快速强度发展。这些应用证明FG在复合材料和建筑中的潜力。