لاستیک های قدیمی به گرافن تبدیل می شوند که بتن مستحکم تری می سازد

ترانس تصویر میکروسکوپ الکترونی emission فاصله بین لایه های گرافن توربوستراتیکی تولید شده در دانشگاه رایس را با چشمک زدن سیاه کربن از لاستیک های لاستیکی دور انداخته شده با یک لرزش برق نشان می دهد. اعتبار: گروه تحقیقاتی تور / دانشگاه رایس
روند بهینه سازی شده فلش آزمایشگاه دانشگاه رایس می تواند میزان انتشار کربن را کاهش دهد. h3>
این می تواند جایی باشد که لاستیک واقعاً به جاده برخورد می کند.
دانشمندان دانشگاه رایس فرایندی را برای تبدیل ضایعات لاستیک های لاستیکی به گرافن که می تواند به نوبه خود برای تقویت بتن استفاده شود.
جیمز تور ، شیمی دان گفت: مزایای زیست محیطی افزودن گرافن به بتن مشخص است.

تور گفت: “بتن پرمصرف ترین ماده در جهان است و صرفاً ساختن آن تا 9٪ از دی اکسید کربن جهان تولید می کند.” “اگر بتوانیم از بتن کمتری در جاده ها ، ساختمانها و پل های خود استفاده کنیم ، می توانیم برخی از انتشارات را از همان ابتدا از بین ببریم.”
زباله های لاستیک بازیافتی قبلاً به عنوان یکی از اجزای سیمان پرتلند مورد استفاده قرار گرفته اند ، اما ثابت شده است که گرافن باعث تقویت مواد سیمانی ، بتن در بین آنها ، در سطح مولکولی می شود.
در حالی که اکثر 800 میلیون لاستیک دور انداخته شده سالانه برای سوختن سوخته و یا برای کاربردهای دیگر زمین می خورند ، 16٪ آنها در محل دفن زباله می پیچند.
تور گفت: “بازیافت حتی بخشی از آن به عنوان گرافن باعث می شود تا میلیون ها لاستیک به محل دفن زباله نرسند.” / تور
دانشمندان دانشگاه رایس فرایند تبدیل لاستیک از لاستیک های دور انداخته شده به گرافن فلش توربوسترات را بهینه کرده اند. گرافن بسیار محلول است ، که آن را برای مواد کامپوزیتی از جمله سیمان در بتن سازگار با محیط زیست ایده آل می کند. اعتبار: گروه تحقیقات تور / دانشگاه رایس
” فرآیند فلش ” که توسط تور و همکارانش در سال 2020 معرفی شده است ، برای قرار دادن ضایعات مواد غذایی ، پلاستیک و سایر منابع کربن با قرار دادن آنها در معرض انفجار برق استفاده می شود که همه چیز به جز اتم های کربن را از نمونه خارج می کند. p >
آن اتم ها دوباره به گرافن توربوستراتيك با ارزشي مونتاژ مي شوند كه داراي لايه هاي نامرتب است كه محلول تر از گرافن حاصل از لايه برداري از گرافيت است. این امر باعث سهولت استفاده در مواد کامپوزیتی می شود.
تبدیل لاستیک به گرافن چالش برانگیزتر از غذا یا پلاستیک است ، اما آزمایشگاه با استفاده از لاستیک زباله پیرولیز شده تجاری از لاستیک ، روند کار را بهینه کرد. تور گفت: پس از استخراج روغن های مفید از لاستیک های زائد ، این مانده کربن تقریباً تقریباً به صفر رسیده است.
سیاه کربن مشتق شده از لاستیک یا ترکیبی از لاستیک های خرد شده لاستیکی و کربن سیاه تجاری می توانند در گرافن فلاش شوند. از آنجا که گرافن توربوسترات محلول است ، می توان به راحتی به سیمان اضافه کرد تا بتن سازگار با محیط زیست تولید شود.
تحقیق به راهنمایی تور و روزبه شهسواری از C-Crete Technologies به تفصیل در مجله Carbon ارائه شده است.
آزمایشگاه رایس سیاه و سفید کربن مشتق از لاستیک را زد و حدود 70٪ از مواد تبدیل شده به گرافن را پیدا کرد. در هنگام چشمک زدن لاستیک های خرد شده لاستیکی که برای افزودن رسانایی با سیاه کربن ساده مخلوط شده اند ، حدود 47٪ به گرافن تبدیل می شوند. عناصر غیر از کربن برای مصارف دیگر خارج شدند.
پالس های الکتریکی بین 300 میلی ثانیه تا 1 ثانیه طول کشید. آزمایشگاه محاسبه کرد که برق مورد استفاده در فرآیند تبدیل حدود 100 دلار به ازای هر تن کربن شروع کننده هزینه می کند.
محققان مقادیر اندکی گرافن مشتق از تایر – 1/0 وزن / درصد (درصد وزنی) برای سیاه کربن لاستیک و 05/0 درصد وزنی برای لاستیک های کربنی سیاه و خرد شده – را با سیمان پرتلند مخلوط کرده و از آن برای تولید استوانه های بتونی استفاده کردند. سیلندرها پس از هفت روز پخت ، از نظر مقاومت فشاری 30٪ یا بیشتر را نشان دادند. بعد از 28 روز ، 1/0 درصد وزنی گرافن کافی بود تا حداقل به میزان 30٪ قدرت به هر دو محصول برسد.
شهسواری گفت: “این افزایش قدرت تا حدی به دلیل اثر بذر گرافن 2D برای رشد بهتر محصولات هیدرات سیمان و تا حدی به دلیل اثر تقویت کننده در مراحل بعدی است.”
مرجع: “گرافن فلاش از ضایعات لاستیک” توسط Paul A. Advincula ، Duy Xuan Luong ، Weiyin Chen ، Shivaranjan Raghuraman ، Rouzbeh Shahsavari and James M. Tour ، 28 مارس 2021 ، کربن . DOI: 10.1016 / j.carbon.2021.03.020
دانشجوی کارشناسی ارشد رایس ، پل آدوینکولا نویسنده اصلی مقاله است. همكاران این پژوهشگر محقق دكتری دكتر لوئیس رایس و دانشجوی ارشد ویین چن و شیورانجان راغورامان از سی كرت هستند. تور T.T و W.F است. صندلی چائو در شیمی و همچنین استاد علوم کامپیوتر و علوم مواد و مهندسی نانو در رایس.
دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی و آزمایشگاه ملی فناوری انرژی وزارت انرژی از این تحقیق پشتیبانی کردند.