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由舊輪胎研制的石墨烯大幅增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度

來源:知新了了  撰稿人:  發(fā)布時間:2021年04月02日 瀏覽:
摘要:

據(jù)悉,美國萊斯大學(xué)(Rice University)的研究人員開發(fā)了一種新工藝,將舊輪胎轉(zhuǎn)化為石墨烯,然后可以用來制造混凝土,且制成的混凝土?xí)訄怨獭?/p>

  據(jù)悉,美國萊斯大學(xué)(Rice University)的研究人員開發(fā)了一種新工藝,將舊輪胎轉(zhuǎn)化為石墨烯,然后可以用來制造混凝土。這樣不僅更加環(huán)保,而且研究團(tuán)隊表示,運用此技術(shù)最終制成的混凝土?xí)訄怨獭?/span>

  這項研究建立在該團(tuán)隊先前通過一種叫做“閃光焦耳加熱”的工藝制造石墨烯的突破之上。從本質(zhì)上講,這涉及使用電流將幾乎所有碳源快速過熱到大約2725°C(4940°F),將其轉(zhuǎn)換為石墨烯薄片。具體來說,這是一種稱為“渦輪層石墨烯”的材料,其中的層排列是不完全對其的。這使得該材料更易溶解,并且更易于集成到復(fù)合材料中。

  去年,該團(tuán)隊用食物或塑料等廢品演示了這項技術(shù)?,F(xiàn)在,他們已經(jīng)開始使用廢棄的輪胎。萊斯大學(xué)團(tuán)隊表示,之前將輪胎直接轉(zhuǎn)化為石墨烯的努力并沒有產(chǎn)生最好的結(jié)果,所以在新的研究中,他們轉(zhuǎn)向了經(jīng)過普通回收過程后剩下的材料。

  “熱解”是在低氧環(huán)境中燃燒輪胎,從而產(chǎn)生一種對一系列工業(yè)過程非常有用的油。但它也會產(chǎn)生固體殘?zhí)迹瑐鹘y(tǒng)上很難再加利用。

  萊斯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),就是這種輪胎衍生的炭黑,是生產(chǎn)閃光石墨烯的絕佳候選材料。當(dāng)他們將這種材料通過閃光焦耳加熱時,大約70%的材料轉(zhuǎn)化為石墨烯,而直接粉碎的輪胎橡膠和商業(yè)炭黑的混合物卻只能產(chǎn)生約47%。

  接下來,該團(tuán)隊演示了新型石墨烯材料的一個特殊用例 —— 混凝土生產(chǎn)。他們將輪胎炭黑制成的石墨烯添加了0.1%的重量/百分比(wt%),將炭黑和碎橡膠的混合物添加到波特蘭水泥中,添加了0.05 wt%。他們發(fā)現(xiàn),用這種水泥制成的混凝土圓柱體的抗壓強(qiáng)度,比不添加石墨烯的混凝土高出30%左右。

  該研究團(tuán)隊表示:“強(qiáng)度的提高部分歸因于2D石墨烯對水泥水化產(chǎn)物更好生長的播種作用,也部分歸因于后期的增強(qiáng)作用?!?/span>

  研究團(tuán)隊稱,石墨烯加固混凝土對環(huán)境有幾個好處。它不僅有助于防止廢輪胎最終被扔進(jìn)垃圾填埋場,而且最終材料的額外強(qiáng)度可以減少建筑所需的混凝土數(shù)量。

  要知道,混凝土是世界上產(chǎn)量最大的材料,僅制造混凝土就會產(chǎn)生高達(dá)世界二氧化碳排放量的9%。如果我們能在道路、建筑和橋梁上少用混凝土,我們就可以從一開始就消除一部分碳的排放。

  

責(zé)任編輯:褚贊贊
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