当汽车达到使用寿命时,大部分有价值的金属和电子元件将被回收,但重达350公斤的塑料通常会被掩埋。现在,JamesTour和他的同事们在杂志《通信工程》(通信工程)上撰文,讲述了将车辆中的废塑料升级为石墨烯,然后将其用作汽车泡沫的添加剂,从而创造了一种环保的回收工艺。2020年,图尔和他的同事报告了一种从混合废塑料中生产石墨烯的方法。快速放电过程将由废塑料组成的电阻器加热到非常高的温度,从而将该材料转化为高度碳化的塑料。然后对样品施加电流,通过C-C键的断裂和重排转化为石墨烯(称为闪光石墨烯)。“在这些初步发现之后,福特汽车公司非常感兴趣,因为我们将混合废塑料升级为石墨烯的方法似乎完全符合他们的可持续发展努力和石墨烯的使用,”图尔斯回忆道。“福特是商业化石墨烯应用的领导者之一:许多人没有意识到石墨烯可能就在他们的车道上!因此,在与福特的合作中,我们证明了报废汽车废塑料的升级周期可以是快速、高效、可持续和连续的。”
Getty images/Henrik Sorensen使用保险杠、垫圈、地毯、坐垫、座椅和门框的混合物演示了这一过程,并加入了一点甲基可乐来促进反应。得到的闪光石墨烯质量非常高。flash石墨烯的一个有趣的特点是比商用石墨烯具有更好的分散性,因此可以利用超声波处理来获得flash石墨烯在各种溶剂中的稳定分散。然后将这种闪光的石墨烯作为聚氨酯泡沫的添加剂,用于汽车的隔音和振动管理。加入闪光石墨烯后,聚氨酯泡沫的性能明显改善,拉伸强度提高了34%,低频噪音吸收率提高了25%。因为flash石墨烯的生产不需要溶剂、水或炉子,所以这种工艺比生产石墨烯的标准方法更环保。“我们决定进行生命周期评估,研究石墨烯生产的累积影响,不仅是对我们的工艺,也是对领先的工业方法,因为石墨烯的使用正在迅速扩大,但对其制造影响的研究很少,”图尔斯解释道。将闪光石墨烯的“摇篮到栅极”效应与超声波剥离石墨和化学剥离石墨形成氧化石墨烯然后化学还原产生的石墨烯进行比较。因此,闪光石墨烯的能耗大大降低,温室气体排放更少,水消耗更少。与超声波处理相比,总能量需求降低88%,与化学剥离相比,降低80%。最后,可持续性需要循环的物质流。这项工作中展示的过程可用于连续回收相同的废物流,方法是将富含石墨烯的聚氨酯泡沫转化回石墨烯,其质量与原始的闪光石墨烯相似,然后可用于新车。“我们仍在与福特合作,研究通过闪焦耳加热获得的其他产品,这可能会改善其聚合物复合材料,并通过使用闪焦耳加热将废弃的汽车废塑料升级为其他高价值产品,”Tour总结道。“此外,在大米方面,我们成立了一家名为Universal Matter Inc的公司,以扩展用于制造石墨烯的闪焦耳加热工艺。我们计划在今年秋冬之前,每天生产1吨闪光石墨烯,持续一年。文学:https://www.nature.com/articles/s41578-022-00452-x
Wyss,K. M .等人将报废汽车废塑料升级回收为闪光石墨烯。Commun。英语。https://doi.org/10.1038/s44172-022-00006-7(2022)Luong,D. X .等人,克级自下而上快速石墨烯合成。《自然》577,647651(2020),https://www.nature.com/articles/s41586-020-1938-0
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