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自2004年石墨烯被发现和分离以来,人们对碳的单原子层石墨烯进行了深入的研究,科学家们正在探索其独特和令人印象深刻的特性如何使广泛的行业受益。
到目前为止,石墨烯在电子、传感器、可再生能源、制药、建筑等领域得到了广泛应用。人们对这种材料的需求很大,莱斯大学的科学家已经开发出一种方法,从垃圾中提取这种材料,用于加固混凝土和其他复合材料,这将减少建筑行业对环境的影响。欧洲杯足球竞彩
将碳源转化为涡层石墨烯
发表在科学杂志上的一篇论文中自然,莱斯大学的一个科学家团队描述了他们如何开发出一种方法,可以成功地将任何碳源转化为涡轮层石墨烯,包括废物。该技术使用高能脉冲电来实现这种转化,将从煤炭到食物垃圾的任何物质产生石墨烯薄片。
创新的好处是,它大大降低了替代品的成本bulk-producing石墨烯的方法,以及提供解决方案回收塑料等项目,可能最终在垃圾填埋场,和腐烂的食物导致的人口高达40%的处理,否则吃下去的食物。
所谓的“闪光石墨烯”,是在3000开氏度下加热含碳物质10毫秒而产生的。研究人员证明了他们的方法在从多种来源,包括食物垃圾、塑料、轮胎、石油焦、煤和木材剪枝中有效地生成石墨烯。
考虑到一吨石墨烯目前的商业售价约为6.7万美元至20万美元,这种方法看起来将是一种有利可图的方法。它似乎也将改变建筑行业,因为在水泥中添加0.1%的石墨烯,就可以将这种大量使用的材料的环境影响减少三分之一。由于在混凝土中添加石墨烯可以提高其强度,因此所需的石墨烯减少了,从而降低了制造和运输的要求。这将对减少排放具有重大意义,因为目前该产品占每年人为排放的二氧化碳总量的8%左右。
食物浪费也是甲烷排放的一个巨大贡献者,因此,快速石墨烯方法也将有助于减少排放,防止食物最终进入垃圾填埋场,在那里分解时排放温室气体。
此前,石墨烯的成本太高,无法用于这些应用。有了这种新的成本效益高的闪光石墨烯方法,这些减排策略将得以实施。
混凝土并不是闪光石墨烯将被用来制造的唯一材料。其他产品,如汽车,沥青,甚至服装将受益。
在不到一秒的时间内从垃圾中提取石墨烯
“Turbostratic”石墨烯
该团队开发的技术灵感来自于金属表面的化学气相沉积和石墨剥离法,后者也能生产石墨烯,但成本高得多,产量低。这种新方法还可以产生“涡轮分层”石墨烯,而不是由不对齐的层构成的A-B堆叠石墨烯,这使得石墨烯很容易分解。这种形式的石墨烯更容易使用,使其应用范围更广。特别值得一提的是,咖啡渣可以产生完美的单层石墨烯。
科学家们预测,混凝土、胶合板和其他建筑材料等材料欧洲杯足球竞彩是闪光石墨烯的最大市场。目前,研究闪光石墨烯在制造混凝土和塑料中的性能的测试已经在进行中。
为了生产闪光石墨烯,一个定制的反应堆被用来快速加热材料,排除所有非碳气体材料。科学家们设想,当这一过程被用于工业生产时,它将得到更新,这样就可以收集有价值的副产品,如氧气和氮。因为多余的能量以光的形式释放出来,就像一道明亮的闪光,所以这个过程被命名为闪光石墨烯。
人们最初探索这一过程是为了研究如何利用它来制造相变纳米颗粒。欧洲杯猜球平台然而,该项目的研究人员很快意识到,这种方法只能生产高质量的石墨烯。
测试已经确定,这是至关重要的高温碳的转换成石墨烯,与科学家在赖斯解释,高温加速的影响通常是一个缓慢的地质过程,看到碳演变成石墨,阻止它在瞬间转化为石墨烯。
该团队计划在两年内每天生产一公斤闪光石墨烯。美国能源部(Department of Energy)最近为该项目提供了资金支持,该团队将首先开展将煤炭转化为石墨烯的工作,提供一种从廉价而丰富的资源中生产石墨烯的方法。
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资料来源及进一步阅读
- 蔡敏,索普,D., Adamson, D.和Schniepp, H., 2012。石墨剥离方法。材料化学杂志欧洲杯足球竞彩22 (48), p.24992。https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/jm/c2jm34517j/unauth !divAbstract
- Luong, D., Bets, K., Algozeeb, W., Stanford, M., Kittrell, C., Chen, W., Salvatierra, R., Ren, M., McHugh, E., Advincula, P., Wang, Z., Bhatt, M., Guo, H., Mancevski, V., Shahsavari, R., Yakobson, B. and Tour, J., 2020。克级自下而上闪光石墨烯合成。自然577 (7792), pp.647 - 651。https://www.nature.com/欧洲杯猜球平台articles/s41586-020-1938-0
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