莱斯大学（Rice University）的科学家和他们在C-Crete Technologies的同事已经优化了一种工艺，将橡胶轮胎中的废物转化为石墨烯，石墨烯反过来又可以用来加固混凝土。由C-Crete的莱斯大学化学家James Tour和Rouzbeh Shahsavari领导的研究在Carbon杂志上有详细介绍。
混凝土是世界上生产最多的材料，简单地制造它会产生多达9%的世界二氧化碳排放量。如果我们能够在道路，建筑物和桥梁中使用更少的混凝土，我们可以在一开始就消除一些排放。
—詹姆斯·图尔
回收的轮胎废料已经被用作波特兰水泥的成分，但石墨烯已被证明可以在分子水平上加强水泥基材料，其中包括混凝土。
虽然每年丢弃的8亿条轮胎中的大多数被燃烧作为燃料或磨碎用于其他应用，但其中16%最终被填埋在垃圾填埋场。Tour说，回收其中的一小部分作为石墨烯将阻止数百万轮胎进入垃圾填埋场。
Tour和他的同事在2020年推出的闪蒸工艺已被用于转换食物垃圾，塑料和其他碳源，方法是将它们暴露在电击中，从样品中除去除碳原子以外的所有物质。这些碳原子重新组装成有价值的涡轮层石墨烯，其未对齐的层比通过石墨剥落产生的石墨烯更可溶。这使得它更容易在复合材料中使用。
透射电子显微镜图像显示了莱斯大学生产的涡轮层石墨烯的层间距，该碳黑在废弃的橡胶轮胎上闪烁，并伴有电流。由旅游研究小组提供
橡胶被证明比食品或塑料更容易变成石墨烯，但实验室通过使用轮胎中的商业热解废橡胶来优化工艺。Tour说，从废轮胎中提取有用的油后，这种碳残留物到目前为止的价值接近于零。
轮胎衍生的炭黑或切碎的橡胶轮胎和商用炭黑的混合物可以闪蒸成石墨烯。由于涡轮层石墨烯是可溶的，因此可以很容易地添加到水泥中，以制造更环保的混凝土。
赖斯实验室将轮胎衍生的炭黑闪蒸，发现大约70%的材料转化为石墨烯。当闪蒸切碎的橡胶轮胎与普通炭黑混合以增加导电性时，约47%转化为石墨烯。除碳以外的元素被排放出来用于其他用途。
电脉冲持续300毫秒至1秒。实验室计算出，转换过程中使用的电力每吨起始碳的成本约为100美元。
研究人员将微量的轮胎衍生石墨烯（轮胎炭黑为0.1重量%，炭黑和轮胎碎石为0.05重量%）与波特兰水泥混合，并用它来生产混凝土圆柱体。经过七天的固化测试，气缸的抗压强度提高了30%或更多。28天后，0.1重量%的石墨烯足以使两种产品的强度增益至少达到30%。
这种强度的增加部分是由于2D石墨烯的播种效应，用于水泥水合物产品的更好生长，部分原因是后期的增强效应。
——鲁兹贝·沙赫萨瓦里
空军科研办公室和能源部国家能源技术实验室支持了这项研究。
资源
- Paul A. Advincula， Duy Xuan Luong， Weiyin Chen， Shivaranjan Raghuraman， Rouzbeh Shahsavari， James M. Tour （2021） “Flash Graphene from Rubber Waste”， Carbon doi： 10.1016/j.carbon.2021.03.020
本文来自Green Car Congress，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
