Ученые превращают пиролизованную золу в графен для улучшения качества бетона и других соединений
Ученые Университета Райс обратили свое внимание на джоулевый нагрев материала, побочный продукт процессов переработки пластмасс. Мощный энергетический импульс превращает его в графен.
Графен из пиролизной золы
Технология лаборатории Университета Райс, созданная химиком Джеймсом Туром, производит турбостратические (неупорядоченно-слоевые) графеновые хлопья, которые могут быть непосредственно добавлены к другим веществам, таким как пленки из поливинилового спирта (PVA), которые лучше противостоят воде в таре, цементному раствору и бетону, значительно увеличивая их прочность на сжатие.
Подписывайтесь на наш youtube канал!
Результаты исследования представлены в журнале Carbon.
ЭФИРЫ c ЛУЧШИМИ психологами, врачами, остеопатами
в закрытом клубе course.econet.ru
ПОЛУЧИТЬ ДОСТУП
Как и в случае с графеном от энергетического импульса, полученного в лаборатории в 2019 году, пиролизная зола превращается в турбостратический графен. Это ослабляет привлекательные взаимодействия между чешуйками, облегчая их смешивание в растворы.
Ученые превращают пиролизованную золу в графен для улучшения качества бетона и других соединений
В октябре прошлого года лаборатория «Тур» сообщила о процессе преобразования отходов пластика в графен. Новый процесс еще более специфичен, превращая пластик, который не восстанавливается путем переработки, в полезный продукт.
«Эта работа улучшает циркулярную экономику для пластмасс», – отметили в Тур. » Так много пластмассовых отходов подвергается пиролизу в попытке превратить их обратно в мономеры и масла. Мономеры используются при реполимеризации для производства новых пластмасс, а масла используются во многих других областях. Но всегда остается от 10 до 20 % золы, которая бесполезна и обычно отправляется на полигоны ТБО.»
«Теперь мы можем превратить эту золу в графен, который может быть использован для повышения прочности других пластмасс и строительных материалов», – сказал он.
Пиролиз подразумевает нагрев материала для его разрушения без сжигания. Продукты из пиролизованных, переработанных пластмасс включают в себя энергонасыщенные газы, мазут, воск, нефть и чистые мономеры, из которых может быть произведен новый пластик.
Но остальное – а это примерно 50 000 метрических тонн в год в США – выбрасывается.
«Переработчики не получают большой прибыли из-за дешевых цен на нефть, поэтому перерабатывается только около 15% всего пластика», – говорит аспирант Райс Кевин Вайсс, ведущий автор исследования. «Я хотел бороться с обеими этими проблемами».
Исследователи провели пару экспериментов, чтобы протестировать золу, которая образуется в результате смешивания графена с PVA – биосовместимым полимером, исследуемым в медицине, мембранами из полимеров электролитов топливных элементов и экологически чистой упаковкой. Процесс сдерживался низкими механическими свойствами базового материала и его уязвимостью к воздействию воды.
Добавление всего лишь 0,1% графена увеличивает количество деформаций, с которыми может справиться PVA композит до выхода из строя до 30%, сообщили они. Это также значительно повышает устойчивость материала к водопроницаемости.
Во втором эксперименте наблюдалось значительное увеличение прочности на сжатие за счет добавления графена из золы в портландцемент и бетон. Более прочный бетон означает, что меньше бетона необходимо использовать в конструкциях и на дорогах. Это снижает энергопотребление и уменьшает выбросы загрязняющих веществ при его производстве.
Ученые Университета Райс обратили свое внимание на джоулевый нагрев материала, побочный продукт процессов переработки пластмасс. Мощный энергетический импульс превращает его в графен.
Технология лаборатории Университета Райс, созданная химиком Джеймсом Туром, производит турбостратические (неупорядоченно-слоевые) графеновые хлопья, которые могут быть непосредственно добавлены к другим веществам, таким как пленки из поливинилового спирта (PVA), которые лучше противостоят воде в таре, цементному раствору и бетону, значительно увеличивая их прочность на сжатие.
Как и в случае с графеном от энергетического импульса, полученного в лаборатории в 2019 году, пиролизная зола превращается в турбостратический графен. Это ослабляет привлекательные взаимодействия между чешуйками, облегчая их смешивание в растворы.
В октябре прошлого года лаборатория «Тур» сообщила о процессе преобразования отходов пластика в графен. Новый процесс еще более специфичен, превращая пластик, который не восстанавливается путем переработки, в полезный продукт.
«Эта работа улучшает циркулярную экономику для пластмасс», – отметили в Тур. » Так много пластмассовых отходов подвергается пиролизу в попытке превратить их обратно в мономеры и масла. Мономеры используются при реполимеризации для производства новых пластмасс, а масла используются во многих других областях. Но всегда остается от 10 до 20 % золы, которая бесполезна и обычно отправляется на полигоны ТБО.»
«Теперь мы можем превратить эту золу в графен, который может быть использован для повышения прочности других пластмасс и строительных материалов», – сказал он.
Пиролиз подразумевает нагрев материала для его разрушения без сжигания. Продукты из пиролизованных, переработанных пластмасс включают в себя энергонасыщенные газы, мазут, воск, нефть и чистые мономеры, из которых может быть произведен новый пластик.
Но остальное – а это примерно 50 000 метрических тонн в год в США – выбрасывается.
«Переработчики не получают большой прибыли из-за дешевых цен на нефть, поэтому перерабатывается только около 15% всего пластика», – говорит аспирант Райс Кевин Вайсс, ведущий автор исследования. «Я хотел бороться с обеими этими проблемами».
Исследователи провели пару экспериментов, чтобы протестировать золу, которая образуется в результате смешивания графена с PVA – биосовместимым полимером, исследуемым в медицине, мембранами из полимеров электролитов топливных элементов и экологически чистой упаковкой. Процесс сдерживался низкими механическими свойствами базового материала и его уязвимостью к воздействию воды.
Добавление всего лишь 0,1% графена увеличивает количество деформаций, с которыми может справиться PVA композит до выхода из строя до 30%, сообщили они. Это также значительно повышает устойчивость материала к водопроницаемости.
Во втором эксперименте наблюдалось значительное увеличение прочности на сжатие за счет добавления графена из золы в портландцемент и бетон. Более прочный бетон означает, что меньше бетона необходимо использовать в конструкциях и на дорогах. Это снижает энергопотребление и уменьшает выбросы загрязняющих веществ при его производстве.
https://econet.ru/articles/uchenye-prevraschayut-pirolizovannuyu-zolu-v-grafen-dlya-uluchsheniya-kachestva-betona-i-drugih-soedineniy
19.02.2021