萊斯大學優(yōu)化新法：將橡膠輪胎廢料轉(zhuǎn)化為石墨烯 用于增強混凝土
2023-07-21
10410核心提示：賴斯大學的科學家們優(yōu)化了將橡膠輪胎的廢料轉(zhuǎn)化為石墨烯的工藝，然后可以將其用于增強混凝土。化學家詹姆斯·圖爾說，在混凝土中
賴斯大學的科學家們優(yōu)化了將橡膠輪胎的廢料轉(zhuǎn)化為石墨烯的工藝，然后可以將其用于增強混凝土。
化學家詹姆斯·圖爾說，在混凝土中添加石墨烯對環(huán)境的好處是顯而易見的。
托爾說，混凝土是世界上生產(chǎn)量最大的材料，它產(chǎn)生的二氧化碳排放量就占世界的9％。如果我們在道路、建筑物和橋梁中使用較少的混凝土，那么我們就可以從一開始就消除一些排放物。
透射電子顯微鏡圖像顯示了萊斯大學產(chǎn)生的渦輪層狀石墨烯的層間間距，該層是通過搖晃電使廢棄的橡膠輪胎中的炭黑閃蒸而產(chǎn)生的。
萊斯大學的科學家們優(yōu)化了將廢棄輪胎中的橡膠轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪層閃光石墨烯的工藝。石墨烯是高度可溶的，這使其非常適合復合材料，包括更環(huán)保的混凝土中的水泥。
再生輪胎廢料已經(jīng)用作波特蘭水泥的成分，但是石墨烯已被證明可以在分子水平上增強水泥質(zhì)材料，其中包括混凝土。
每年丟棄的8億條輪胎中的大多數(shù)都被燃燒用作燃料或磨碎以用于其他用途，其中16％的輪胎被填埋。
托爾說，將其中的一部分作為石墨烯進行回收，將使數(shù)百萬的輪胎無法進入垃圾填埋場。
圖爾和他的同事們在2020年引入的“閃蒸”過程已通過將食物廢物，塑料和其他碳源暴露于電震中，從而除去了樣品中的碳原子，從而轉(zhuǎn)化了食物殘渣，塑料和其他碳源。
這些原子重新組裝成有價值的渦輪層石墨烯，該層具有未排列的層，比通過石墨剝離產(chǎn)生的石墨烯更易溶。這使得在復合材料中更容易使用。
事實證明，與食品或塑料相比，橡膠要轉(zhuǎn)化為石墨烯更具挑戰(zhàn)性，但實驗室通過使用輪胎中的商用熱解廢橡膠來優(yōu)化了工藝。圖爾說，從廢舊輪胎中提取有用的油之后，這種碳殘留物至今的價值幾乎為零。
可以將輪胎衍生的炭黑或碎橡膠輪胎與商用炭黑的混合物閃蒸成石墨烯。由于透層石墨烯是可溶的，因此可以輕松地將其添加到水泥中以制成更環(huán)保的混凝土。
由C-Crete Technologies的Tour和Rouzbeh Shahsavari領(lǐng)導的研究在Carbon期刊上進行了詳細介紹。
賴斯實驗室閃蒸了輪胎衍生的炭黑，發(fā)現(xiàn)大約70％的材料轉(zhuǎn)化為石墨烯。當將切碎的橡膠輪胎與普通炭黑混合使用以增加導電性時，約47％的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為石墨烯。除了碳以外，其他元素也被排出。
電脈沖持續(xù)300毫秒至1秒。實驗室計算，轉(zhuǎn)換過程中使用的電力每噸原料碳將花費約100美元。
研究人員將微量的輪胎衍生石墨烯與硅酸鹽水泥混合在一起-輪胎碳黑為0.1重量/百分比（wt％），碳黑和碎輪胎為0.05 wt％-用波特蘭水泥制成。在固化7天后進行測試，圓柱體的抗壓強度提高了30％以上。28天后，足夠使用0.1 wt％的石墨烯，以使兩種產(chǎn)品的強度至少增加30％。
Shahsavari說：“強度的提高部分歸因于2D石墨烯的晶種效應，以促進水泥水合物產(chǎn)品的更好生長，另一部分歸因于后期的增強作用。”
來源：賢集網(wǎng)
化學家詹姆斯·圖爾說，在混凝土中添加石墨烯對環(huán)境的好處是顯而易見的。
托爾說，混凝土是世界上生產(chǎn)量最大的材料，它產(chǎn)生的二氧化碳排放量就占世界的9％。如果我們在道路、建筑物和橋梁中使用較少的混凝土，那么我們就可以從一開始就消除一些排放物。
透射電子顯微鏡圖像顯示了萊斯大學產(chǎn)生的渦輪層狀石墨烯的層間間距，該層是通過搖晃電使廢棄的橡膠輪胎中的炭黑閃蒸而產(chǎn)生的。
萊斯大學的科學家們優(yōu)化了將廢棄輪胎中的橡膠轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪層閃光石墨烯的工藝。石墨烯是高度可溶的，這使其非常適合復合材料，包括更環(huán)保的混凝土中的水泥。
再生輪胎廢料已經(jīng)用作波特蘭水泥的成分，但是石墨烯已被證明可以在分子水平上增強水泥質(zhì)材料，其中包括混凝土。
每年丟棄的8億條輪胎中的大多數(shù)都被燃燒用作燃料或磨碎以用于其他用途，其中16％的輪胎被填埋。
托爾說，將其中的一部分作為石墨烯進行回收，將使數(shù)百萬的輪胎無法進入垃圾填埋場。
圖爾和他的同事們在2020年引入的“閃蒸”過程已通過將食物廢物，塑料和其他碳源暴露于電震中，從而除去了樣品中的碳原子，從而轉(zhuǎn)化了食物殘渣，塑料和其他碳源。
這些原子重新組裝成有價值的渦輪層石墨烯，該層具有未排列的層，比通過石墨剝離產(chǎn)生的石墨烯更易溶。這使得在復合材料中更容易使用。
事實證明，與食品或塑料相比，橡膠要轉(zhuǎn)化為石墨烯更具挑戰(zhàn)性，但實驗室通過使用輪胎中的商用熱解廢橡膠來優(yōu)化了工藝。圖爾說，從廢舊輪胎中提取有用的油之后，這種碳殘留物至今的價值幾乎為零。
可以將輪胎衍生的炭黑或碎橡膠輪胎與商用炭黑的混合物閃蒸成石墨烯。由于透層石墨烯是可溶的，因此可以輕松地將其添加到水泥中以制成更環(huán)保的混凝土。
由C-Crete Technologies的Tour和Rouzbeh Shahsavari領(lǐng)導的研究在Carbon期刊上進行了詳細介紹。
賴斯實驗室閃蒸了輪胎衍生的炭黑，發(fā)現(xiàn)大約70％的材料轉(zhuǎn)化為石墨烯。當將切碎的橡膠輪胎與普通炭黑混合使用以增加導電性時，約47％的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為石墨烯。除了碳以外，其他元素也被排出。
電脈沖持續(xù)300毫秒至1秒。實驗室計算，轉(zhuǎn)換過程中使用的電力每噸原料碳將花費約100美元。
研究人員將微量的輪胎衍生石墨烯與硅酸鹽水泥混合在一起-輪胎碳黑為0.1重量/百分比（wt％），碳黑和碎輪胎為0.05 wt％-用波特蘭水泥制成。在固化7天后進行測試，圓柱體的抗壓強度提高了30％以上。28天后，足夠使用0.1 wt％的石墨烯，以使兩種產(chǎn)品的強度至少增加30％。
Shahsavari說：“強度的提高部分歸因于2D石墨烯的晶種效應，以促進水泥水合物產(chǎn)品的更好生長，另一部分歸因于后期的增強作用。”
來源：賢集網(wǎng)
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