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由廢舊車胎制成的石墨烯材料 有助增強混凝土的性能

  賴斯大學的一支研究團隊,已經開發出了一種可將廢舊車胎轉化為石墨烯的新方法,並且可在後續用於混凝土的製造。 在踐行環保的基礎上,這套方案還可顯著提升混凝土的堅固性能。具體說來是,透過所謂的“快速焦耳加熱”方案,研究人員利用電擊將幾乎所有碳源快速加熱到大約 2725 ℃(4940 ℉),從而將之轉換為石墨烯薄片。

  (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、能夠輕鬆地集成到複合材料中。

  早在去年,研究團隊已透過食物和塑膠廢棄物的技術演示。現在,他們又將目光轉移到了廢棄車胎上。

  先前將車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,他們轉向了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車胎進行燃燒處理,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,賴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,而碎車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,研究團隊演示了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% 的比例分別添加了石墨烯 / 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了 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 —— 除了減少被垃圾場填埋的廢舊車胎,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佔了全世界的九成。

  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》。

  【來源:cnBeta.COM】

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