从废弃轮胎中提取的石墨烯用于增强混凝土

根据莱斯大学化学家詹姆斯·图尔的说法，在混凝土中添加石墨烯有明显的环境效益。

他在一份声明中说:“混凝土是世界上产量最大的材料，仅生产混凝土就产生了世界上9%的二氧化碳排放量。”“如果我们能在道路、建筑和桥梁上少用混凝土，我们就能从一开始就减少一些排放。”

石墨烯闪蒸工艺“垃圾变现”

回收的轮胎废料已经被用作波特兰水泥的成分，但石墨烯已被证明可以在分子水平上增强水泥材料，其中包括混凝土。

每年被丢弃的8亿个轮胎中，大多数被用作燃料或磨碎作其他用途，但仍有16%最终被填埋。

图尔说:“即使回收其中的一小部分作为石墨烯，也可以防止数百万轮胎进入垃圾填埋场。”

“闪光”过程图尔和他的同事在2020年介绍的已被用于转化食物垃圾、塑料和其他碳源，方法是将它们暴露在电流下，从样品中除去除碳原子外的所有东西。

这些原子重新组装成涡层石墨烯，这种石墨烯具有错位的层，比通过石墨剥离产生的石墨烯更容易溶解。这使得它更容易用于复合材料。

事实证明，将橡胶转化为石墨烯比将食物或塑料转化为石墨烯更具挑战性，但据称，该实验室通过使用商业热解后的轮胎废橡胶，优化了这一过程。图尔说，从废轮胎中提取有用的油后，这些碳渣到目前为止几乎没有价值。

轮胎衍生的炭黑或碎橡胶轮胎和商用炭黑的混合物可以被闪光制成石墨烯。由于涡层石墨烯是可溶的，它可以很容易地添加到水泥中，以制造更环保的混凝土。

C-Crete技术公司的Tour和Rouzbeh Shahsavari领导的这项研究在该杂志上有详细介绍碳．

莱斯大学的实验室用闪光灯照射轮胎衍生的炭黑，发现大约70%的材料转化为石墨烯。当闪光的碎橡胶轮胎与普通炭黑混合以增加导电性时，约47%转化为石墨烯。除碳元素外，其他元素被排放出来作其他用途。

电脉冲持续300毫秒到1秒。该实验室计算出，转化过程中使用的电力每吨起始碳的成本约为100美元。

研究人员将少量的轮胎衍生石墨烯——轮胎炭黑的重量百分比为0.1，炭黑和碎轮胎的重量百分比为0.05——与波特兰水泥混合，并用它来制造混凝土圆柱体。在固化7天后进行测试，钢瓶的抗压强度增加了30%或更多。28天后，0.1% wt%的石墨烯足以使两种产品的强度增加至少30%。

Shahsavari说:“这种强度的增加部分是由于2D石墨烯的播种效应，使水泥水合物产物更好地生长，部分是由于后期的强化效应。”