新技術(shù)使垃圾化身石墨烯

22020年2月，美國(guó)萊斯大學(xué)研究人員在《自然》上報(bào)道，可以將從食物殘?jiān)狡嚺f輪胎的任何含碳固體轉(zhuǎn)化成石墨烯。如今，從高強(qiáng)度塑料到柔性電子產(chǎn)品，由石墨烯制成的材料使用范圍十分廣泛?，F(xiàn)有技術(shù)只能生產(chǎn)極少量的“完美”石墨烯，而在實(shí)驗(yàn)室里，這種新方法已經(jīng)可以每天生產(chǎn)出幾克近乎原始的石墨烯，研究人員正在擴(kuò)大其產(chǎn)能至每天數(shù)千克。2014年，萊斯大學(xué)化學(xué)家Tour和同事發(fā)現(xiàn)，可以用激光擊破一種叫炭黑的無(wú)定形碳，從而制造出一種只有幾層厚的純石墨烯。短暫的脈沖將碳加熱到3 000 K以上，使碳原子間的鍵斷裂。當(dāng)碳冷卻后，它會(huì)聚合成最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)—石墨烯。但這種方法制備的石墨烯仍然很少，并且要消耗大量能量。兩年前，Tour的研究生Duy注意到，其他研究者通過(guò)電擊一種材料，制造出了金屬納米顆粒，同時(shí)產(chǎn)生了同樣短暫的熱沖擊波。他在一個(gè)透明的玻璃瓶中放入一小塊炭黑，并用400 V的電壓轟擊了約200 ms。當(dāng)瓶?jī)?nèi)溫度達(dá)到3 000 K左右時(shí)，制備出了石墨烯。這是一種理想的能夠大批量使用的石墨烯。當(dāng)碳原子凝聚形成石墨烯時(shí)，并未像在石墨中那樣有規(guī)律地堆積，而是成為一種渦輪態(tài)堆疊—石墨烯層以各種角度相互交錯(cuò)的石墨烯材料。當(dāng)在水或其他溶劑中時(shí)，渦輪態(tài)堆疊的石墨烯的每一層都能與加入的任何復(fù)合材料相互作用。