塑料廢料能變回黑乎乎的原生石墨烯，這都要?dú)w功于ACDC。

這就是美國萊斯大學(xué)的科學(xué)家們對他們采用的高效利用塑料廢料的過程的稱呼。在這個(gè)例子中，萊斯大學(xué)化學(xué)家James Tour的實(shí)驗(yàn)室修改了其制造閃蒸石墨烯的方法，以增強(qiáng)其將塑料回收成石墨烯的能力。

該實(shí)驗(yàn)室的研究發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會雜志《ACS Nano》上。

簡單來說，實(shí)驗(yàn)室沒有像原來的工藝那樣用直流電提高碳源的溫度，而是先將塑料廢料暴露在8秒左右的高強(qiáng)度交流電中，然后再進(jìn)行直流電擊。

產(chǎn)品是高質(zhì)量的渦輪石墨烯（這是一種有價(jià)值的可溶性物質(zhì)，可用于增強(qiáng)電子、復(fù)合材料、混凝土和其他材料）以及碳低聚物（分子可以從石墨烯中排出，用于其他應(yīng)用）。

“我們在閃蒸過程中產(chǎn)生了大量的氫氣，這是一種清潔的燃料。”萊斯大學(xué)的研究生、主要作者Wala Algozeeb說。

Tour估計(jì)，在工業(yè)規(guī)模上，ACDC工藝可以以每噸塑料廢料約125美元的電力成本生產(chǎn)石墨烯。

Tour說：“我們在最初的論文中表明，塑料可以被轉(zhuǎn)化，但石墨烯的質(zhì)量并沒有像我們期望的那么好。現(xiàn)在，通過使用不同的電脈沖序列，我們可以看到了很大的不同。”

他指出，世界上大多數(shù)的塑料回收技術(shù)都是無效的，只有大約9%的生產(chǎn)塑料被回收利用。最臭名昭著的是一個(gè)在太平洋上形成的德克薩斯州大小的塑料垃圾島。

“我們必須處理這個(gè)問題，”他說，“還有另一個(gè)問題：海洋中把二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣的微生物受到塑料分解產(chǎn)物的阻礙，它們正在逆轉(zhuǎn)這個(gè)過程，吸收氧氣并將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳。這對人類來說真的很糟糕。”

Tour注意到焦耳熱閃蒸技術(shù)消除了許多與回收塑料相關(guān)的費(fèi)用，包括需要能源和水的分類和清潔。他說：“與其把塑料回收成2000美元/噸的顆粒，不如升級回收成石墨烯，因?yàn)槭┑膬r(jià)值要高得多。這既有經(jīng)濟(jì)上的激勵，也有環(huán)境方面的激勵。”

Tour說，盡管塑料原料數(shù)量過多，但擁有過多的石墨烯不會成為問題。他說：“不管你如何處理碳，一旦你從石油、天然氣或煤炭中把它從地下帶出來，它就會進(jìn)入二氧化碳循環(huán)。石墨烯的好處在于，在許多條件下，它的生物降解非常緩慢，因此在大多數(shù)情況下，石墨烯在數(shù)百年內(nèi)不會重新進(jìn)入碳循環(huán)。”

他指出，研究人員正致力于改進(jìn)閃蒸石墨烯工藝，以用于其他材料，尤其是食品廢料。他說：“我們正致力于生成一個(gè)良好的脈沖序列，將食物垃圾轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的石墨烯，同時(shí)盡可能減少排放。”

這項(xiàng)新的研究是在最近另一篇論文的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，該論文描述了通過直流焦耳加熱從炭黑中產(chǎn)生的閃蒸石墨烯。這篇論文，也被發(fā)表在《ACS Nano》上，結(jié)合顯微鏡和模擬顯示了兩種不同的形態(tài)：渦輪層狀石墨烯和褶皺石墨烯薄片。該研究描述了重新排列的碳原子會以一種形態(tài)或另一種形態(tài)出現(xiàn)的方式和原因，并且可以通過調(diào)整閃蒸的時(shí)間來控制比例。