據(jù)悉，美國(guó)萊斯大學(xué)（Rice University）的研究人員開(kāi)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(lái)制造混凝土。這樣不僅更加環(huán)保，而且研究團(tuán)隊(duì)表示，運(yùn)用此技術(shù)最終制成的混凝土?xí)訄?jiān)固。
這項(xiàng)研究建立在該團(tuán)隊(duì)先前通過(guò)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(guò)熱到大約2725°C（4940°F），將其轉(zhuǎn)換為石墨烯薄片。具體來(lái)說(shuō)，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(duì)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(duì)用食物或塑料等廢品演示了這項(xiàng)技術(shù)。現(xiàn)在，他們已經(jīng)開(kāi)始使用廢棄的輪胎。萊斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)表示，之前將輪胎直接轉(zhuǎn)化為石墨烯的努力并沒(méi)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(guò)普通回收過(guò)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(duì)一系列工業(yè)過(guò)程非常有用的油。但它也會(huì)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(guò)閃光焦耳加熱時(shí)，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(lái)，該團(tuán)隊(duì)演示了新型石墨烯材料的一個(gè)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(duì)表示：“強(qiáng)度的提高部分歸因于2D石墨烯對(duì)水泥水化產(chǎn)物更好生長(zhǎng)的播種作用，也部分歸因于后期的增強(qiáng)作用。”
研究團(tuán)隊(duì)稱，石墨烯加固混凝土對(duì)環(huán)境有幾個(gè)好處。它不僅有助于防止廢輪胎最終被扔進(jìn)垃圾填埋場(chǎng)，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(huì)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(kāi)始就消除一部分碳的排放。
