垃圾变成有用的石墨烯片

香蕉皮,变成了石墨烯,可以帮助促进大规模减少水泥和其他建筑材料对环境的影响。当你,扔在那些塑料清空。

莱斯大学实验室引入的一个新进程的化学家James旅游可以散装数量的任何碳源转化为有价值的石墨烯片。这个过程是快速和廉价的;旅游表示,“闪电石墨烯”技术可以将一吨煤,食物浪费或塑料为石墨烯的一小部分成本由其他散装graphene-producing方法使用。

“这是一个大的交易,”之旅。“世界把30%到40%的食物,因为它会变质,和塑料垃圾是全世界所关注的问题。我们已经证明,任何固体碳基物质,包括混合塑料垃圾和橡胶轮胎,可以转化为石墨烯。”

报道在自然界中,flash 10毫秒的石墨烯是由加热含碳材料为3000开尔文(约5000华氏度)。与碳源材料可以在几乎任何内容。食物浪费、塑料浪费、石油焦、煤、木头剪报和生物炭的总理候选人,旅游。”与目前商业石墨烯的价格是每吨67000至200000美元,这一过程的前景看起来极好的,”他说。

旅游表示浓度0.1%的flash石墨烯用于绑定的水泥混凝土可以减少三分之一的巨大的环境影响。据说水泥生产排放的8%人造二氧化碳每年。

“通过加强与石墨烯的混凝土,我们可以使用更少的混凝土建筑,它会减少生产和运输成本,”他说。“本质上,我们捕获温室气体二氧化碳和甲烷等浪费食物会在垃圾填埋场排放。我们将这些碳转化为石墨烯和石墨烯添加混凝土,从而降低混凝土生产中产生的二氧化碳量。这是一个双赢的环境使用石墨烯场景。”

“把变废为宝是循环经济的关键,“说共同通讯作者Rouzbeh Shahsavari,一位兼任助理教授土木与环境工程和材料科学和纳米工程大米和总统C-Crete技术。“这里,石墨烯作为二维模板和补强剂控制水泥水化和随后的力量发展。”

过去,旅游说,“石墨烯已经太贵了在这些应用程序中使用。flash的过程将大大减少价格,它帮助我们更好地管理浪费。”

“我们的方法,碳变得固定,”他说。“这不会再进入空气。”

过程将很好地饭最近宣布碳中心计划创建一个零排放的未来,重新从油气生成氢气和碳氢化合物固体碳零排放的二氧化碳。flash石墨烯过程,固体碳转化为石墨烯的混凝土、沥青、建筑,汽车,服装,旅游。

Flash大部分石墨烯电阻加热,在旅游开发实验室的大米研究生作者Duy陈德良,提高在技术从石墨剥落和化学气相沉积的金属箔上需要更多的努力和成本产生一点点石墨烯。

更好,偏差的过程产生“turbostratic”石墨烯层很容易分开。“a - b多层石墨烯从其他进程,像剥离的石墨,很难拉开,“旅游说。“层强烈坚持在一起。但turbostratic石墨烯更容易处理,因为层之间的附着力低得多。他们只是在解决方案或在混合复合材料。

“这很重要,因为现在我们可以让每一个原子层与主机交互组合,”他说。

实验指出,用过的咖啡渣转换成原始的单层石墨烯。

大部分的石墨烯复合材料用塑料、金属、胶合板、水泥和其他建筑材料市场将是一个重大的flash石墨烯,研究人员称,他们已经测试graphene-enhanced混凝土和塑料。

flash的过程发生在一个专门设计的反应堆材料快速加热无碳元素和排放气体。“这个过程是工业化的时候,元素,如氧和氮,退出flash反应堆都能被困小分子,因为它们有价值,”之旅。

他说,闪光过程产生多余的热量很少,几乎将所有的精力投入到目标。“你可以把你的手指在容器几秒钟之后,“旅游说。”,记住这几乎是三倍的化学气相沉积炉温度比以前用来制造石墨烯,但在闪光过程的热量集中在周围的碳材料,没有在一个反应堆。

“所有的多余的能量以光出来,在一个非常明亮的闪光,因为没有任何溶剂,这是一个超级干净的过程,”他说。

陈德良没想到发现石墨烯时,他点燃了第一个小规模设备寻找新的阶段的材料、炭黑的从一个示例开始。“这开始当我看一个科学论文讨论flash焦耳加热相变纳米颗粒的金属,”他说。但是陈德良很快意识到这个过程只产生高质量的石墨烯。

Atom-level模拟水稻研究者和合作者Ksenia赌注证实,温度是关键材料的快速形成。“我们基本上加速缓慢的地质过程碳发展到它的基态,石墨,”她说。“大大加速了热量飙升,也立刻停了下来,在石墨烯阶段。

“令人吃惊的是最先进的计算机模拟,出了名的慢动力学等观察,揭示高temperature-modulated原子运动和转换的细节,“押注说。

旅游希望每天生产一公斤(2.2磅)的flash石墨烯在两年内,从一个项目最近由美国能源部转换采购煤炭。“这可能提供一个出口的煤炭大规模转换它便宜到价值得多建筑材料,”他说。

参考
Gram-scale自下而上flash石墨烯合成。Duy x陈德良Ksenia诉押注,Wala阿里Algozeeb迈克尔·g·斯坦福,卡特Kittrell魏音Chen罗德里戈·v·萨尔瓦,Muqing任,艾米丽·a·麦克休Paul a . Advincula哲王,郭,弗拉基米尔•Mancevski马赫什•Bhatt Rouzbeh Shahsavari,鲍里斯·i Yakobson & James m .之旅。大自然2020年,https://doi.org/10.1038/s41586 - 020 - 1938 - 0。

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