производство на графен

Учени от университета Райс са направили пробив при нова технология за превръщане на органични отпадъци – от битови хранителни отпадъци до автомобилни гуми – в графенови люспи. Процесът може да окаже изключително положително въздействие върху околната среда, съобщава Sciencealert.

Методът е бърз и евтин и включва загряване на отпадъчните продукти до 2727 градуса по Целзий. Това разрушава въглеродните връзки вътре в самите материали, които след това се реконструират като новия, суперматериал графен* само за милисекунди.

Това не само дава алтернативи за оползотворяването на непотребни отпадъци, но е и ефикасен и евтин начин за производство на графен, който след това може да се използва по различни екологични начини.

“Вече доказахме, че всяка твърда въглеродна материя, включително смесени пластмасови отпадъци и гуми, могат да се превърнат в графен”, казва химикът Джеймс Тур от университета Райс.

Съществуващите до момента процеси за производство на графен водят или до нискокачествен, или до висококачествен продукт. В този случай учените успяха да разработят техника, при която се получава високо качество за по-кратко време и на по-ниска цена.

В центъра на технологията стои метод, известен като “Ефектът на Джаул-Ленц”, при който се използва ток за генериране на силно загряване. Това е процес, който преди време учените са използвали за създаване на метални наночастици.

Ако графенът може да се генерира евтино, това означава, че той може да се използва в повече дейности и да помогне в производството на автомобили, дрехи или цимент (процес, отговорен за около 8 процента от човешкия CO2 всяка година).

“Чрез по-масовото навлизане та графена като материал, бихме могли да използваме по-малко бетон за строителство и би излязло по-евтино за производство и транспорт”, казва Тур. “По същество ние улавяме парникови газове като въглероден диоксид и метан, които се губят от отпадъците. Преобразуваме тези въглеродни емисии в графен и го добавяме към бетона, като по този начин намаляваме количеството въглероден диоксид, генериран при производството му”.

Техниката би могла да помогне за преобразуването на материали като отпадъчна храна, пластмасови отпадъци, нефтен кокс, въглища, дървени изрезки и други, казват изследователите.

Освен това би било сравнително лесно да се увеличи мащаба. Ключовата е температурата – тя по същество ускорява отделянето на въглерод в неговото графитно основно състояние, но също така спира тази еволюция в точно подходящата точка за добиване на висококачествен графен.

За процеса не се изискват разтворители или химически добавки, а невъглеродните елементи се отделят като газ. Нещо повече, процесът произвежда много малко излишна топлина и съдържащото устройство е хладно на пипане само няколко секунди след това.

Графенът вече доказа своята стойност в множество приложения, обхващащи електроника, производство и почистване на замърсители. Сега учените могат да го произвеждат на по-ниска цена, като в същото време използват повторно материали, които иначе биха се развалили.

“Превръщането на боклука в съкровище е ключово за кръговата икономика”, казва ученият Рузбе Шахсавари от университета Райс.

* Графенът е изолиран за първи път през 2004 г. от проф. Андре Гейм, който получава и Нобелова награда за това си откритие през 2010 г. Графенът има дебелина само един атом и е известен като най-тънкия материал на Земята. Той е 200 пъти по-здрав от стоманата и непроницаем за всички газове и течности, с голям потенциал за употреба, например антикорозионни покрития, непромокаеми опаковки и суперкондензатори.