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点石成金!新方法让垃圾堆的废轮胎秒变石墨烯 可大幅减少建筑排放

黄琨

石墨烯

莱斯大学的科学家们发明了一种“点石成金”的工艺,可以让废旧橡胶轮胎秒变高科技产品石墨烯,进而用于加固混凝土。

研究于3月28日发表在《碳》上,标题为“Flash Graphene from Rubber Waste”(从橡胶废料中提取闪光石墨烯),通讯作者为莱斯大学韦尔奇先进材料研究所的James M. Tour。

混凝土产量巨大,其生产过程产生的二氧化碳排放量高达全球碳排放的9%。如果能在道路、建筑物和桥梁中少用混凝土,就可以消除不少排放。而之前的研究证明,石墨烯能在分子水平上增强胶凝材料,其中就包括混凝土。

与此同时,全球每年要扔掉8亿条轮胎,虽然其中大部分被用作燃料或其他用途,但仍有16%被填埋,数目不小。

研究团队在2020年发明了“闪光”(flash)的方法,用电脉冲冲击食物废料、塑料和其他碳源,将样品中除碳原子外的所有物质都清除,从而将其转化为碳源,进而重新组装成有价值的涡轮层状石墨烯。这种石墨烯具有错位的层,比石墨剥落产生的石墨烯更易溶解,更容易添加到混凝土中。

虽然橡胶比食品或塑料更难转化,但研究团队还是使用商用轮胎热解废橡胶优化了这一过程。研究人员称,从废轮胎中提取有用的碳源后,残炭几乎为零。

研究人员将微量的轮胎石墨烯(轮胎炭黑的重量百分比为0.1%,炭黑和碎轮胎的重量百分比为0.05%)与波特兰水泥混合,生产出混凝土圆柱体。7天测试显示,圆柱体的抗压强度提高了30%以上。28天后,0.1 wt%的石墨烯足以使2种产品的强度增加至少30%。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

【1】http://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210329122921.htm

【2】http://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008622321003249


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