萊斯大學(xué)研究人員，發(fā)現(xiàn)了通過(guò)將垃圾的碳基材料轉(zhuǎn)化為石墨烯的工藝，將我們每日丟棄的垃圾“變廢為寶”。
有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全球每年因腐爛而丟棄的食物多達(dá)30%-40%，困擾我們的還有全球大量的塑料垃圾。
閃蒸石墨烯
這種石墨烯的閃蒸加熱制造工藝方法的關(guān)鍵是溫度和時(shí)間。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家通過(guò)將碳基材料加熱到2726攝氏度，在短短10毫秒內(nèi)的閃蒸過(guò)程里就可以生成石墨烯薄片，所以科學(xué)家們稱(chēng)之為“閃速石墨烯”（flashgraphene）。
這種“閃速石墨烯”技術(shù)既快速又便宜，能夠?qū)⒁粐嵜骸⑹澄餁堅(jiān)蛩芰限D(zhuǎn)化為石墨烯，而成本僅為其他批量石墨烯生產(chǎn)方法所用成本的一極小部分。
這種閃蒸加熱過(guò)程幾乎不會(huì)耗費(fèi)多余的熱量，幾乎將其所有能量都轉(zhuǎn)移到目標(biāo)中。這比以前用來(lái)制造石墨烯的化學(xué)氣相沉積爐效率高出近三倍。
在閃蒸過(guò)程中，熱量集中在碳材料中，而周?chē)姆磻?yīng)器中則沒(méi)有熱量。所有多余的能量都以光，非常明亮的閃光形式散發(fā)出來(lái)，并且因?yàn)闆](méi)有任何溶劑，所以這是一個(gè)超級(jí)清潔的過(guò)程。
將材料放在兩個(gè)電極之間，并用短脈沖發(fā)射加熱材料，同時(shí)破壞其化學(xué)鍵。從而使非碳元素消失，而其余碳原子轉(zhuǎn)化為石墨烯。這從本質(zhì)上加快了碳演化成石墨基態(tài)的緩慢的轉(zhuǎn)化過(guò)程。由于熱尖峰而大大加速，材料在石墨烯階段的適當(dāng)時(shí)刻停止了。
Tour說(shuō)道，只在粘合混凝土的水泥中加入0.1%的閃蒸石墨烯，就可以將其對(duì)環(huán)境造成的巨大影響降低三分之一。據(jù)報(bào)道，每年生產(chǎn)水泥排放的二氧化碳大約占人類(lèi)排放二氧化碳總量的8%。
電脈沖序列
依照上述制造閃蒸石墨烯的方法，實(shí)驗(yàn)室改變了直接通過(guò)直流來(lái)提高碳源的溫度，而是將塑料廢料暴露于大約八秒鐘的高強(qiáng)度交流電中，然后進(jìn)行直流震蕩。
該方法產(chǎn)出的是高質(zhì)量的渦輪層石墨烯，一種有價(jià)值的可溶物質(zhì)，可用于增強(qiáng)電子產(chǎn)品，復(fù)合材料等。我們?cè)谏鲜鼋Y(jié)論中證明了塑料可以轉(zhuǎn)換，但是石墨烯的質(zhì)量不如我們希望得好，現(xiàn)在通過(guò)使用不同的電脈沖序列，可以看出質(zhì)量上很大的不同。
研究人員正在努力改善其他材料（特別是食物垃圾）的閃速石墨烯工藝。他說(shuō)：“我們正在努力產(chǎn)生一個(gè)良好的脈沖序列，以將食物垃圾轉(zhuǎn)化為非常高質(zhì)量的石墨烯，并盡可能減少排放?！?/p>
