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石墨烯是什么材料提煉出來的石墨烯是有機高分子材料嗎?

2022-06-01 11:28:50 來源：科技日報

石墨烯(Graphene)是一種以sp²雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認為是一種未來革命性的材料。[2]英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。石墨烯常見的粉體生產(chǎn)的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法，薄膜生產(chǎn)方法為化學(xué)氣相沉積法。

《通訊·工程學(xué)》雜志近日發(fā)表的一項可持續(xù)性研究稱，能將回收利用的汽車廢塑料變成石墨烯，并通過一種節(jié)能技術(shù)將其用于制造新的汽車部件。研究結(jié)果為全球在用的14億輛乘用車產(chǎn)生的這種需填埋的垃圾，提供了一個潛在處理辦法。

報廢汽車產(chǎn)生的廢塑料，在全部需填埋塑料垃圾中占了10億噸，平均每輛車有200-350公斤塑料。出于各種原因，這類材料很難被再利用。比如，這些材料中有很多都是工程改造塑料，現(xiàn)有技術(shù)無法回收，而且傳統(tǒng)回收方式需要將不同類型的塑料進行分離，回收成本高昂。

近期研究顯示，將廢塑料變成石墨烯是可行的，石墨烯是一種寶貴的材料(每噸價值6萬—20萬美元)，具有高導(dǎo)電性和較高的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等實用特性。這一研究或許是將汽車塑料回收變成石墨烯的可行手段，而且，石墨烯有時也會作為部分汽車塑料的添加劑，提高強度和噪音吸收率。

此次，美國萊斯大學(xué)研究團隊演示了利用名為“焦耳熱閃蒸”的節(jié)能技術(shù)，將二手車塑料轉(zhuǎn)換成高質(zhì)量石墨烯。該技術(shù)使用電流加熱碳，將其變成石墨烯，只需使用低成本設(shè)施，且無需對塑料進行分離或分類，也無需溶劑、熔爐或水。

研究人員將福特F-150皮卡的保險杠、墊片、地毯、墊子、座椅、門框壓條一起粉碎，并演示了這個過程的一般步驟。他們又用回收得到的石墨烯增強了新的車用塑料，發(fā)現(xiàn)其性能與福特新投產(chǎn)的含石墨烯的塑料復(fù)合材料的性能相當(dāng)。

團隊隨后又對這種從廢物中回收的石墨烯/塑料復(fù)合材料再次使用焦耳熱閃蒸技術(shù)加熱，產(chǎn)生了更多的石墨烯。此外，他們還發(fā)現(xiàn)相比傳統(tǒng)的石墨烯生產(chǎn)方式，焦耳熱閃蒸技術(shù)在能源需求、全球變暖作用、耗水量方面都更低。(張夢然)

關(guān)鍵詞：有機高分子材料福特汽車公司萊斯大學(xué) 福特F-150皮卡