莱斯大学将沥青质转化为石墨烯以作为复合材料的生产原料

 

　　这一过程的发现可以很好地将原本只能被用作燃料燃烧，或者丢弃到尾矿场、垃圾填埋场的废料进行重复利用。全球储量超过1万亿桶的沥青质中，至少一部分可以作为开发石墨烯的原料，这将对环境带来很大益处。

 

　　沥青质的处理是石油行业的一大难题。研究人员认为，这一过程有望成为一种可扩展且可持续的方法，以减少燃烧沥青质产生的碳排放。相关研究成果已经发表在《科学进展》期刊中，主要通讯作者是莱斯大学的穆罕默德·拉赫曼。

 

　　沥青质内已经含有70%——80%的碳。莱斯大学实验室将其与约20%的炭黑结合以增加导电性，然后利用电击使其闪光加热，不到一秒钟就将其转化为石墨烯。原料中的其他元素，包括氢、氮、氧和硫等均以气体形式排出。研究人员正计划将使用的炭黑比保持在尽可能低的水平，以此最大限度地使用沥青质。

 

　　美国各级政府一直在向整个石油行业施加压力，要求其解决副产品的环境污染问题。面对每年产生多达数十亿桶的沥青质，莱斯大学最初的想法是研究制造碳纤维。但结合学校现有的科研成果，基于“闪光焦耳”加热技术制造石墨烯最终获得成功。

 

　　研究人员表示，目前已经确定“闪光焦耳”加热工艺对沥青质的处理，对于各种其他材料（包括塑料、电子垃圾、轮胎、粉煤灰甚至汽车零件）也一样有效。研究人员目前正利用这种石墨烯制造其他东西。将石墨烯混合入复合材料或者混入用于3D打印的聚合物墨料中。目前已经确认当混合不超过10%的石墨烯可以进行3D打印，后续将对3D打印件的机械性能进行进一步测试。

 

　　这项研究主要由艾伯塔州碳纤维创新大挑战计划、美国空军科学研究办公室、美国陆军工程兵团和国家实验室资助科学基金会共同支持。