(來自:Rice University)
這是一種被稱作“渦輪層石墨烯”的材料形式,由於片層之間未能完全對齊,所以材料更加易溶、能夠輕松地集成到復合材料中。
早在去年,研究團隊已通過食物和塑料廢棄物的技術演示。現在,他們又將目光轉移到瞭廢棄輪胎上。
先前將輪胎直接轉化為石墨烯的努力,並未取得最佳的結果。不過在新研究中,他們轉向瞭經過通用回收過程後剩下的材料。
所謂熱解,涉及在低氧環境中對輪胎進行燃燒處理,產物是一種對一系列工業流程都非常實用的油料,以及難以找到新應用場景的固體碳殘留物。
好消息是,萊斯大學研究團隊發現,這種炭黑衍生物是生產閃蒸石墨烯的理想選擇。
在快速焦耳加熱處理過程中,約有 70% 的材料被轉化為石墨烯,而碎輪胎橡膠和商用炭黑混合物的產率在 47% 左右。
閃蒸工藝可用於基於橡膠廢料的石墨烯制備
接著,研究團隊演示瞭一種石墨烯材料的特殊用例。在水泥中按照 0.1 wt% 和 0.05 wt% 的比例分別添加瞭石墨烯 / 炭黑+碎橡膠混合物後,制成的混凝土圓柱體的抗壓強度提升瞭 30% 左右。
研究合著者 Rouzbeh Shahsavari 表示:強度的增加,一部分部分歸功於 2D 石墨烯的晶種效應(可讓混凝土更好地生長)、另一部分則歸因於後期的增強作用。
綜上所述,這項技術不僅可以顯著增強混凝土的性能,還具有相當多的環境效益 —— 除瞭減少被垃圾場填埋的廢舊輪胎,額外的材料強度還可減少建築結構中所需的混凝土量。
研究另一主要合著者 James Tour 指出,混凝土是世界上產量最大的材料,僅其產生的二氧化碳排放量就占瞭全世界的九成。
若我們可在道路、建築物和橋梁中使用較少的混凝土,便可從根源上就達成顯著的減排目標。
有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《碳》(Carbon)期刊上,原標題為《Flash Graphene from Rubber Waste》。
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