В 2004 году в Великобритании был впервые получен графен, двухмерная графитовая структура толщиной в один атом. Как показала практика, он обладает уникальными и крайне полезными свойствами, которые до конца до сих пор не изучены. Графен нашёл применение во многих областях, но его производство в промышленных масштабах стоит неимоверно дорого. Снизить его стоимость попытались учёные из Университета Райса, изготовив драгоценный материал буквально из мусора.

Двойная польза

Графит, являясь полуметаллом, сам по себе обладает интересными качествами. Графен – это тот же самый графит, но толщиной только в один атом, при этом атомы углерода соединяются в плоскую (двухмерную) кристаллическую решётку. Благодаря своей очень необычной структуре, графен обладает целым набором интересных свойств, которым уже смогли найти применение, например, для создания высокоэффективных фильтров для воды. К сожалению, его производство в достаточном количестве связано с большими тратами, поскольку в больших масштабах невозможно применять самый простой способ изготовления – разделение графита на тончайшие пластины.

Поскольку получение дешёвого графена – одна из важнейших на текущий момент задач, её решением занимаются специалисты по всему миру, в том числе и из Университета Райса в Соединённых Штатах. Они придумали способ, которым можно производить большое количество этого уникального вещества, помогая при этом избавляться от огромного количества пластикового мусора, остающегося после утилизации старых автомобилей.

Графен из отходов

В конструкции автомобиля используется большое количество пластика разных видов, и с его утилизацией возникает много проблем. Судя по результатам исследовательской работы сотрудников Университета Райса, этот процесс можно сильно упростить, если пустить весь оставшийся пластик на сырьё для графена. Учёные обнаружили, что воздействие мощного электрического импульса может карбонизировать пластмассу до состояния графеновых хлопьев.

Для этого на отходы, состоящие из разных видов пластика, для начала воздействуют электрическим током большой мощности в течение 10-16 секунд. При этом температура сырья мгновенно поднимается примерно до 2027 градусов Цельсия, после чего от общей массы остаётся примерно 30%. В итоге образуется большое количество углерода, а также богатые углеводородами масла и парафины, которые при необходимости тоже можно использовать в промышленных целях. Остальная часть массы переходит в газообразное состояние. На втором этапе силу электрического тока поднимают, а температура достигает 2727 градусов Цельсия. От такого воздействия 85% оставшейся массы преобразуется в графеновые хлопья.

Когда исследователи опубликовали свою работу, ею заинтересовались представители «Форда». Они собрали 4,5 килограмма измельчённых пластиковых отходов, полученных от переработки ковриков, бамперов, сидений, дверных карт и прочих пластмассовых частей автомобилей и отправили их в Университет Райса. Учёные утилизировали пластмассу, а полученный графен передали обратно. Фордовские специалисты использовали графеновые хлопья для усиления пенополиуретановой массы, из которой изготавливают шумо- и виброизоляцию. Как показали испытания, содержание графена 0,1% от общей массы позволило увеличить прочность пенополиуретана на 34%, а поглощение низкочастотных звуковых волн – на 25%.

После проведённых испытаний весь пенополиуретан отправили обратно в университетскую лабораторию, где его успешно утилизировали и опять превратили в графеновые хлопья. Как утверждают исследователи, полученный таким образом графен будет гораздо дешевле того, что производится сейчас, но судить об этом сложно, поскольку не приводится даже приблизительный расчёт затрат.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!