Отличная идея: как ученые нашли способ получать качественный графен из старых покрышек и армировать им бетон
Исследование основано на предыдущих достижениях команды в создании графена с помощью процесса, называемого мгновенным джоулевым нагревом. По сути, он включает использование разряда электричества для быстрого перегрева почти любого источника углерода примерно до 2725 ° C, превращая его в чешуйки графена. Эта конкретная форма материала известна как турбостратный графен, слои которого не совпадают идеально. Это позволяет ему легче растворяться и интегрироваться в композитные материалы.
Несколько лет назад команда продемонстрировала эту технику, используя отходы, такие как еда или пластик, а затем перешла на выброшенные шины. Ученые утверждают, что предыдущие попытки превратить шины непосредственно в графен не дали наилучших результатов, поэтому для нового исследования они обратились к материалу, оставшемуся после того, как они прошли стандартный процесс переработки.
Пиролиз включает сжигание шин в среде с низким содержанием кислорода, в результате чего образуется масло, которое очень полезно для ряда промышленных процессов. Но при этом также остается твердый углеродный остаток, для которого труднее найти новую жизнь.
Исследователи из Университета Райса обнаружили, что углеродная «сажа», полученная из шин, является отличным кандидатом для производства графена. Когда они подвергли материал мгновенному джоулеву нагреву, около 70% исходного вещества было преобразовано в графен, в то время как смесь измельченной резины покрышек и технического углерода дала всего около 47%.
Затем команда продемонстрировала конкретный вариант использования нового графенового материала — производство бетона. Они добавили 0,1% по массе графена, полученного из технического углерода для шин, и 0,05 % по массе для смеси технического углерода и измельченной резины в портландцемент. Оказалось, что бетонные цилиндры, изготовленные из улучшенного цемента, показали примерно на 30% большую прочность на сжатие, чем бетон, сделанный без добавки графена.
Команда утверждает, что бетон, армированный графеном, имеет несколько экологических преимуществ. Его изготовление могло бы помочь предотвратить попадание отработанных шин на свалку, а дополнительная прочность конечного материала уменьшит количество бетона, необходимого для строительства.
«Бетон является самым активно производимым материалом в мире, и само его производство порождает до 9% процентов мировых выбросов углекислого газа», — поясняет Джеймс Тур, соавтор исследования. «Если мы сможем использовать меньше бетона на дорогах, зданиях и мостах, то сумеем устранить огромное количество химической грязи, попадающей в окружающую среду».
5 любопытных фактов о графене
- Графен обладает высокой прозрачностью в видимом и инфракрасном диапазонах спектра, что делает его подходящим для создания прозрачных электронных устройств и окон.
- Благодаря своей структуре графен имеет большую поверхностную площадь, что делает его идеальным материалом для использования в сенсорах, катализаторах и других приложениях, где важна повышенная поверхностная активность.
- Графен обладает высокой теплопроводностью, что делает его перспективным материалом для использования в теплопроводящих материалах.
- Графен является биокомпатибельным материалом и может использоваться в медицинских приложениях, таких как создание биосенсоров и имплантатов.
- Графен может обладать магнитными свойствами при добавлении определенных примесей или изменении его структуры.
Ученые смогли эффективно превращать старые шины в качественный, удобный для дальнейшего производства графен