研究小組將熱解灰轉化為石墨烯用于改善混凝土和其他化合物

賴斯大學的科學家將注意力轉移到了焦耳加熱材料上，該材料是塑料回收過程的副產品。強烈的能量震蕩將其閃爍成石墨烯。

賴斯化學家詹姆斯·圖爾(James Tour)實驗室的這項技術生產了渦輪層石墨烯片，可以直接添加到其他物質中，例如聚乙烯醇(PVA)膜，可以更好地抵抗包裝，水泥漿和混凝土中的水分，從而大大提高其抗壓強度。

像2019年實驗室引入的快速石墨烯工藝一樣，熱解灰變成渦輪層石墨烯。薄片之間的吸引力相互作用較弱，因此更容易將它們混合成溶液。

去年10月，Tour實驗室報告了將廢塑料轉化為石墨烯的工藝。新工藝更加具體，將無法通過回收利用回收的塑料轉變為有用的產品。

圖爾說：“這項工作增強了塑料的循環經濟。” “很多塑料廢料都經過熱解，以將其轉化回單體和油。這些單體用于再聚合以生產新的塑料，并且這些油還用于多種其他應用。但是總會有剩余10%至20%的灰分無價值，通常被運往垃圾填埋場。

他說：“現在我們可以將這些灰轉化為閃蒸石墨烯，可以用來增強其他塑料和建筑材料的強度。”

熱解涉及加熱材料以使其分解而不燃燒。熱解后的再生塑料產品包括高能氣體，燃料油，蠟，石腦油和純凈單體，可以從中生產新塑料。

但是其余的(每年估計為50,000噸)被丟棄了。

這項研究的主要作者賴斯研究生凱文·懷斯說：“由于廉價的油價，回收商沒有獲得可觀的利潤，因此只有大約15%的塑料得到回收。” “我想解決這兩個問題。”

研究人員進行了一對實驗，測試了飛灰，首先將生成的石墨烯與PVA(一種正在研究用于醫療應用的生物相容性聚合物，燃料電池聚合物電解質膜和環保包裝)混合在一起。基材的差的機械性能和對水的脆弱性阻礙了它的發展。

他們報告說，僅添加0.1%的石墨烯會使PVA復合材料在破裂前可以承受的應變量增加多達30%。它還顯著提高了材料的透水性。

在第二個實驗中，他們觀察到通過將灰分中的石墨烯添加到波特蘭水泥和混凝土中，抗壓強度顯著提高。更堅固的混凝土意味著在建筑物和道路上需要使用的混凝土更少。這樣可以減少能源消耗并減少制造過程中的污染物。