研究人员展示了如何利用旧车的废旧塑料来制造石墨烯泡沫

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如果人类要遏制废物问题,就需要创造性地回收和再利用材料。在一项新研究中,莱斯大学和福特公司研究与创新中心的研究人员展示了如何利用旧车的废旧塑料来制造石墨烯泡沫,然后用于新车。

这项研究推进了一种名为“焦耳热闪蒸”的技术,莱斯大学的团队在2020年首次展示了用食物残渣、塑料和旧轮胎等废弃材料制造石墨烯。这些废料被磨成粉末,然后用高压电将它们加热到2027℃至2727℃。这将使材料中的碳迅速转化为石墨烯片,而其他元素则被蒸发成气体,可以被收集并用于其他工业过程。

这不仅是一种更便宜的制造石墨烯的方法,而且它需要的能源少得多,并摆脱了通常被填埋或焚烧的材料。在新研究中,莱斯大学的科学家们展示了这种循环可以在现实世界中发挥作用的新方式。

在看到原始论文后,福特公司的研究人员联系了莱斯大学的James Tour实验室,以测试该技术是否可用于回收报废车辆的混合塑料垃圾。于是,这家汽车公司送来了4.5公斤来自旧F-150皮卡车的保险杠、垫圈、地毯、垫子、座椅等的碎塑料。重要的是,这些塑料甚至不需要先进行分类。

莱斯团队首先将材料磨成细粉,然后分两步进行闪蒸。首先,用低电流将其加热10至16秒,从而形成高度碳化的塑料材料。只有30%的原始块状物仍然是固体,其中大部分会放气或形成富含碳氢化合物的蜡和油,该团队说这些也可以成为有用的工业材料。

接下来,用高电流对碳化的塑料进行闪蒸,将其中85%的塑料转化为石墨烯。其余的部分则以氢气、氧气、氯气、硅和微量金属的形式被排出。

由此产生的石墨烯可用于人们对这种神奇材料所期待的许多应用。在这种情况下,莱斯团队将其送回福特团队,福特团队用它来加强他们的聚氨酯泡沫,这种泡沫被用来隔离车辆的噪音和振动。由于石墨烯的重量仅占0.1%,新泡沫的抗拉强度提高了34%,对低频声音的吸收也提高了25%。

为了真正证明循环回收的潜力,这种泡沫的样品随后被送回莱斯大学,研究人员在那里表明,它也可以被闪蒸成新的石墨烯。这表明,该方法在现实世界中真的很有用,给废弃材料带来新的生命。

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