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废旧橡胶轮胎可以转化为石墨烯,用于增强混凝土的强度

废橡胶 废旧头条45
来源:贤集网2021-04-04 05:15

赖斯大学的科学家们开发出将橡胶轮胎的废料转化为石墨烯,然后可以将其用于增强混凝土。在混凝土中添加石墨烯对环境的好处是显而易见的。

混凝土是世界上生产量最大的材料,仅使它产生的二氧化碳排放量就占世界的9%。如果我们在道路,建筑物和桥梁中使用较少的混凝土,那么我们就可以从一开始就消除一些排放物。

再生轮胎废料已经用作波特兰水泥的成分,但是石墨烯已被证明可以在分子水平上增强水泥质材料,其中包括混凝土。

每年丢弃的8亿条轮胎中的大多数都被燃烧用作燃料或磨碎以用于其他用途,其中16%的轮胎被填埋。

将其中的一部分作为石墨烯进行回收,将使数百万的轮胎无法进入垃圾填埋场。

科研人员在2020年引入的“闪蒸”过程已通过将食物废物,塑料和其他碳源暴露于电震中,从而除去了样品中的碳原子,从而转化了食物残渣,塑料和其他碳源。

这些原子重新组装成有价值的涡轮层石墨烯,该层具有未排列的层,比通过石墨剥离产生的石墨烯更易溶。这使得在复合材料中更容易使用。

事实证明,与食品或塑料相比,橡胶要转化为石墨烯更具挑战性,但实验室通过使用轮胎中的商用热解废橡胶来优化了工艺。从废旧轮胎中提取有用的油之后,这种碳残留物至今的价值几乎为零。

可以将轮胎衍生的炭黑或碎橡胶轮胎与商用炭黑的混合物闪蒸成石墨烯。由于透层石墨烯是可溶的,因此可以轻松地将其添加到水泥中以制成更环保的混凝土。

赖斯实验室闪蒸了轮胎衍生的炭黑,发现大约70%的材料转化为石墨烯。当将切碎的橡胶轮胎与普通炭黑混合使用以增加导电性时,约47%的物质转化为石墨烯。除了碳以外,其他元素也被排出。

电脉冲持续300毫秒至1秒。实验室计算,转换过程中使用的电力每吨原料碳将花费约100美元。

研究人员将微量的轮胎衍生石墨烯与硅酸盐水泥混合在一起-轮胎碳黑为0.1重量/百分比(wt%),碳黑和碎轮胎为0.05 wt%-用波特兰水泥制成。在固化7天后进行测试,圆柱体的抗压强度提高了30%以上。28天后,足够使用0.1 wt%的石墨烯,以使两种产品的强度至少增加30%。

强度的提高部分归因于2D石墨烯的晶种效应,以促进水泥水合物产品的更好生长,另一部分归因于后期的增强作用。

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