闪蒸

美国莱斯大学James Tour教授课题组发现了闪蒸焦耳热技术，近两年来，在大批量制备石墨烯，废塑料制备石墨烯，废橡胶制备石墨烯，亚稳态过渡金属碳化物合成，掺杂石墨烯制备，废塑料制备多孔高比表面石墨烯等方面得到一系列令人瞩目的成果。

由Tour和研究生以及主要作者Kevin Wyss领导的该项目的目标是重复使用石墨烯为新车制造增强型聚氨酯泡沫。测试表明，注入石墨烯的泡沫的拉伸强度提高了34%，低频噪声吸收增加了25%。石墨烯仅占重量的0.1%或更少。

闪蒸石墨烯工艺借助天然生物废弃物合成石墨烯。闪蒸石墨烯合成最显著的优点是工艺中不使用溶剂、反应气体或熔炉。合成的产率由源中的碳量决定。高碳源可以提供从80%到接近90%的产量，碳的纯度超过99%。该过程还确保不需要任何净化程序。这种有利的废物管理战略可能有助于实现废物最小化和建立有利于经济的城市废物管理计划。

“这为闪光石墨烯开辟了一个新的可能性领域，”Tour教授说。”一旦我们学会了制造原始产品，我们就知道直接合成掺杂涡轮石墨烯的能力将为有用的产品带来更多选择。这些添加到石墨烯基质中的新原子将允许制造更强的复合材料，因为新原子将更好地结合到主体材料，如混凝土，沥青或塑料。添加的原子还将改变电子特性，使它们更适合特定的电子和光学设备。

莱斯大学的化学家已经修改了他们的闪光焦耳加热工艺，以生产具有光学和电子设备定制性能的掺杂石墨烯。闪蒸石墨烯方法可以在几毫秒内将任何碳源转化为有价值的2D材料。

Tour的实验室于2020年引入了闪焦耳加热，将煤，石油焦和垃圾转化为石墨烯，石墨烯是碳的单原子厚度形式，这一过程目前正在商业化。此后，该实验室调整了将塑料废物转化为石墨烯并从电子废物中提取贵金属的过程。

莱斯大学James M. Tour等报道通过机器学习模型对Joule热闪蒸反应过程中无定形碳转变为石墨烯的过程中控制因素进行研究。

在这两年中，我们经历了设计、开发、组装、钻研的快乐，设计和开发出了世界上第一台电闪蒸反应器，组建了世界上第一条涡轮石墨烯生产线，并且实现了涡轮石墨烯的每日千克级量产。这种石墨烯层间距比石墨的层间距要大一些，很容易超声分离形成单层、双层、和少层石墨烯。同时，我们的电闪蒸反应器可以帮助中国和世界的科研人员开发更多更新的纳米材料。

有鉴于此，莱斯大学James M. Tour等综述报道目前工业生长和分析的方法，目前学术界大规模生长石墨烯的进展（生长的石墨烯达到200 mg或者面积达到200 cm2）进行总结。

FJH工艺是一种低成本、高能效的方法，几乎可以在不到一秒的时间内将任何碳基前驱体转化为大量石墨烯。虽然石墨烯可以通过其他方法生产，但这些其他方法要么不能生产大量高质量的石墨烯，要么需要高能量工艺。FJH 避免了这些权衡。