萊斯大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)開發(fā)出了一種可將廢舊輪胎轉(zhuǎn)化為石墨烯的新方法，并且可在后續(xù)用于混凝土的制造。在踐行環(huán)保的基礎(chǔ)上，這套方案還可顯著提升混凝土的堅(jiān)固性能。具體說來是，通過所謂的“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(zhuǎn)換為石墨烯薄片。
這是一種被稱作“渦輪層石墨烯”的材料形式，由于片層之間未能完全對齊，所以材料更加易溶、能夠輕松地集成到復(fù)合材料中。
早在去年，研究團(tuán)隊(duì)已通過食物和塑料廢棄物的技術(shù)演示。現(xiàn)在，他們又將目光轉(zhuǎn)移到了廢棄輪胎上。
先前將輪胎直接轉(zhuǎn)化為石墨烯的努力，并未取得最佳的結(jié)果。不過在新研究中，他們轉(zhuǎn)向了經(jīng)過通用回收過程后剩下的材料。
所謂熱解，涉及在低氧環(huán)境中對輪胎進(jìn)行燃燒處理，產(chǎn)物是一種對一系列工業(yè)流程都非常實(shí)用的油料，以及難以找到新應(yīng)用場景的固體碳?xì)埩粑铩?/p>
好消息是，萊斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這種炭黑衍生物是生產(chǎn)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(zhuǎn)化為石墨烯，而碎輪胎橡膠和商用炭黑混合物的產(chǎn)率在 47％ 左右。
閃蒸工藝可用于基于橡膠廢料的石墨烯制備
接著，研究團(tuán)隊(duì)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+碎橡膠混合物后，制成的混凝土圓柱體的抗壓強(qiáng)度提升了 30% 左右。
研究合著者 Rouzbeh Shahsavari 表示：強(qiáng)度的增加，一部分部分歸功于 2D 石墨烯的晶種效應(yīng)（可讓混凝土更好地生長）、另一部分則歸因于后期的增強(qiáng)作用。
綜上所述，這項(xiàng)技術(shù)不僅可以顯著增強(qiáng)混凝土的性能，還具有相當(dāng)多的環(huán)境效益 —— 除了減少被垃圾場填埋的廢舊輪胎，額外的材料強(qiáng)度還可減少建筑結(jié)構(gòu)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(chǎn)量最大的材料，僅其產(chǎn)生的二氧化碳排放量就占了全世界的九成。
若我們可在道路、建筑物和橋梁中使用較少的混凝土，便可從根源上就達(dá)成顯著的減排目標(biāo)。
有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《碳》（Carbon）期刊上，原標(biāo)題為《Flash Graphene from Rubber Waste》。
