Graphene cực kỳ hữu dụng, nhưng rất khó sản xuất - cho đến nay.

  • Graphene là một mạng tinh thể của các nguyên tử carbon được sắp xếp theo hình dạng dây gà, một cấu trúc khiến nó rất hữu ích cho nhiều ứng dụng.
  • Tuy nhiên, nó rất khó và tốn kém để làm.
  • Kỹ thuật mới này giúp giảm thiểu chi phí và khó khăn bằng cách đốt nóng nhanh bất kỳ vật liệu làm từ carbon nào, chẳng hạn như bã cà phê đã qua sử dụng hoặc chất thải nhựa.

Công nghệ gần đây được phát triển tại Đại học Rice đang đưa ý tưởng rằng thùng rác của một người là kho báu của người khác đến mức cực đoan. Vỏ chuối, bã cà phê, hộp nhựa dùng một lần, than - tất cả những thứ này và nhiều thứ khác đang được biến thành một trong những vật liệu có giá trị nhất: graphene. Nhà hóa học James Tour và nhóm của ông đã phát triển một quy trình nhanh chóng có thể biến đổi số lượng lớn rác thành các mảnh graphene.

"Đây là một vấn đề lớn", Tour ở Đại học Rice nói nhấn phát hành. “Thế giới vứt bỏ 30% đến 40% tất cả thực phẩm, bởi vì nó trở nên tồi tệ, và rác thải nhựa là mối quan tâm của toàn thế giới. Chúng tôi đã chứng minh rằng bất kỳ vật chất rắn carbon nào, bao gồm cả rác thải nhựa hỗn hợp và lốp xe cao su, đều có thể biến thành graphene ”.

Hình vẽ graphene.Nguồn: Max Pixel / Miền công cộng

Giá trị của Graphene chủ yếu là do sức mạnh đáng kinh ngạc của nó và nhiều ứng dụng công nghiệp mà nó sở hữu. Vật liệu này bao gồm một lớp nguyên tử cacbon được kết nối với nhau bằng sáu liên kết hóa học, tạo ra một mạng tinh thể giống như dây gà.

Graphene không chỉ cực kỳ hữu ích trong các thí nghiệm khoa học do tính phản ứng và độ bền cao, nó còn có thể được thêm vào tất cả các loại vật liệu khác để cải thiện độ bền của chúng hoặc làm cho chúng nhẹ hơn, chẳng hạn như bê tông hoặc kim loại. Nó là vật liệu dẫn điện nhất, làm cho nó vô giá để sử dụng làm tản nhiệt, chẳng hạn như đèn LED hoặc điện thoại thông minh. Nó cũng có thể được sử dụng trong công nghệ pin, trong sơn, trong cảm biến và nhiều hơn nữa - thực sự có quá nhiều ứng dụng cho vật liệu này để chỉ trong bài viết này.

Mặc dù có tính tiện ích cao, graphene vẫn chưa phải là một phần trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Một phần lý do tại sao là vì chi phí quá cao của nó. Ông Tour nói: “Graphene rất khó sản xuất với số lượng lớn, với“ giá thương mại hiện tại của graphene là $ 67,000 đến $ 200,000 mỗi tấn. Các kỹ thuật phổ biến bao gồm tẩy tế bào chết, trong đó các tấm graphene được tách khỏi graphite, hoặc lắng đọng hơi hóa học, trong đó mêtan (CH4) được hóa hơi với sự hiện diện của một chất nền đồng lấy các nguyên tử cacbon của mêtan, sắp xếp chúng thành graphene.

Kỹ thuật mới, được gọi là flash Joule sưởi ấm, đơn giản hơn, rẻ hơn và không phụ thuộc vào bất kỳ dung môi hoặc chất phụ gia hóa học nguy hiểm nào. Nói một cách đơn giản, vật liệu làm từ carbon tiếp xúc với nhiệt 2,760 ° C (5,000 ° F) chỉ trong 10 mili giây. Điều này phá vỡ mọi liên kết hóa học trong nguyên liệu đầu vào. Tất cả các nguyên tử ngoại trừ cacbon đều biến thành khí, thoát ra trong thiết bị bằng chứng về khái niệm này nhưng có thể được thu giữ trong các ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, carbon tự tập hợp lại thành các mảnh graphene.

Hơn nữa, kỹ thuật này tạo ra cái gọi là graphene tuabin. Các quy trình khác tạo ra thứ được gọi là graphene xếp chồng lên nhau AB, trong đó một nửa số nguyên tử trong một tấm graphene nằm trên các nguyên tử của tấm graphene khác. Điều này dẫn đến liên kết chặt chẽ hơn giữa hai tờ giấy, khiến chúng khó tách rời hơn. Graphene tĩnh không có thứ tự như vậy giữa các tấm, vì vậy chúng dễ dàng loại bỏ khỏi nhau hơn.

Trường hợp sử dụng rõ ràng nhất cho cái mà các nhà nghiên cứu đã gọi là “graphene chớp nhoáng” là sử dụng những mảnh graphene này như một thành phần trong bê tông. Tour cho biết: “Bằng cách tăng cường bê tông bằng graphene,“ chúng tôi có thể sử dụng ít bê tông hơn để xây dựng và chi phí sản xuất cũng như vận chuyển sẽ ít hơn. Về cơ bản, chúng ta đang mắc kẹt các khí nhà kính như carbon dioxide và methane mà thực phẩm thải bỏ sẽ thải ra trong các bãi chôn lấp. Chúng tôi đang chuyển đổi các cacbon đó thành graphene và thêm graphene đó vào bê tông, do đó làm giảm lượng carbon dioxide tạo ra trong quá trình sản xuất bê tông. Đó là một kịch bản môi trường đôi bên cùng có lợi khi sử dụng graphene ”.

Bê tông là một ứng dụng chính cho vật liệu này, một loại vật liệu vừa tốt về mặt kinh tế và môi trường, nhưng nhiều vật liệu khác cũng tồn tại. Khi phương pháp này và các phương pháp khác để sản xuất graphene với số lượng lớn hoàn thiện, chúng ta có thể hy vọng sẽ thấy một tương lai với các vật liệu và công nghệ ngày càng mạnh hơn, nhẹ hơn, tiên tiến hơn và ít phá hủy môi trường hơn.

nguồn: Graphene thường có giá 200,000 USD / tấn. Giờ đây, các nhà khoa học có thể tạo ra nó từ thùng rác. - Suy nghĩ lớn

Dịch "