当前位置: 石墨 >> 石墨优势 >> 垃圾翻身成高价值材料,新技术从厨余废轮
食物残渣、废弃汽车轮胎有机会重生再造,科学家们最近找到一种新方法,几乎能从所有固体碳基物质中转化出高价值的石墨烯薄片,并且成本相当低廉。
归功于碳原子的特殊排列结构,石墨烯这种神奇材料比钢还要坚硬、比铜还要更容易传导电与热,能充当难以渗透的壁垒以防止金属生锈,混凝土中只要添加少量石墨烯就能增强材料性能。只不过自年发现至今,高品质石墨烯(无论单层还是堆叠多层)在工业规模上的制造、纯化成本仍相当高昂。
目前,生产适合应用在电子中的单层石墨烯方法为化学气相沉积法,然而此法单次制造量极少,批量生产的话成本太高;另一种剥离法虽然可单次生成较多石墨烯,但同时会产生许多斑点,让石墨烯材料的应用威力大打折扣。
年时,莱斯大学化学家JamesTour团队发现可以用雷射将碳烟(carbonblack,也称炭黑)打成纯石墨烯,每一片石墨烯仅几层厚,其过程为短暂雷射脉冲将碳加热到约K温度使碳原子之间的键断裂,冷却之后聚结成稳定结构,只不过这种方法相当费力。
2年前,JamesTour团队的研究生之一LuongXuanDuy发现,其他研究人员利用电流快速撞击材料来制造金属纳米粒子,LuongXuanDuy于是想知道是否可以用电来加热碳源并生产石墨烯。
因此,研究人员先将炭黑放入透明玻璃小瓶中,并用V的电对其撞击约毫秒。最初得到的成果没有变化,炭黑依然只是炭黑,但经过一番调整后,实验过程开始产生淡黄色闪光,表明小瓶内温度达到了约K,并在大约10毫秒内将炭黑变成石墨烯薄片,剩余的非碳元素都被转化为气体。
事实结果表明,团队确实制造出一种称为乱层石墨烯的材料,这种结构的石墨烯层与层之间堆叠角度混杂不规则,当添加到水或溶剂中时,乱层石墨烯会悬浮在水面不结块,易与任何复合材料相互作用。
后续实验结果证实了乱层石墨烯的良好应用,当研究团队将石墨烯添加到混凝土中时,混凝土抗压强度提高了25%;将石墨烯添加到聚二甲基硅氧烷(PDMS,可做为隐形眼镜的材料)中,其强度提高了%。
这项技术让人再度看见石墨烯与各种复合材料结合、且成本低廉的应用,加上这种石墨烯几乎可从任何有机物如:咖啡渣、食物残渣、废弃轮胎、宝特瓶中回炉再造,科学家正在努力让垃圾转化为黄金。