萊斯大學將瀝青質轉化為石墨烯以作為復合材料的生產原料

 

　　這一過程的發現可以很好地將原本只能被用作燃料燃燒，或者丟棄到尾礦場、垃圾填埋場的廢料進行重復利用。全球儲量超過1萬億桶的瀝青質中，至少一部分可以作為開發石墨烯的原料，這將對環境帶來很大益處。

 

　　瀝青質的處理是石油行業的一大難題。研究人員認為，這一過程有望成為一種可擴展且可持續的方法，以減少燃燒瀝青質產生的碳排放。相關研究成果已經發表在《科學進展》期刊中，主要通訊作者是萊斯大學的穆罕默德·拉赫曼。

 

　　瀝青質內已經含有70%——80%的碳。萊斯大學實驗室將其與約20%的炭黑結合以增加導電性，然后利用電擊使其閃光加熱，不到一秒鐘就將其轉化為石墨烯。原料中的其他元素，包括氫、氮、氧和硫等均以氣體形式排出。研究人員正計劃將使用的炭黑比保持在盡可能低的水平，以此最大限度地使用瀝青質。

 

　　美國各級政府一直在向整個石油行業施加壓力，要求其解決副產品的環境污染問題。面對每年產生多達數十億桶的瀝青質，萊斯大學最初的想法是研究制造碳纖維。但結合學校現有的科研成果，基于“閃光焦耳”加熱技術制造石墨烯最終獲得成功。

 

　　研究人員表示，目前已經確定“閃光焦耳”加熱工藝對瀝青質的處理，對于各種其他材料（包括塑料、電子垃圾、輪胎、粉煤灰甚至汽車零件）也一樣有效。研究人員目前正利用這種石墨烯制造其他東西。將石墨烯混合入復合材料或者混入用于3D打印的聚合物墨料中。目前已經確認當混合不超過10%的石墨烯可以進行3D打印，后續將對3D打印件的機械性能進行進一步測試。

 

　　這項研究主要由艾伯塔州碳纖維創新大挑戰計劃、美國空軍科學研究辦公室、美國陸軍工程兵團和國家實驗室資助科學基金會共同支持。