Daha güçlü beton yapan lastikler grafene dönüştü
Kauçuğun gerçekten yola çıktığı yer burası olabilir. Rice Üniversitesi bilim adamları, lastiklerdeki atıkları grafene dönüştürmek için bir süreci optimize ettiler ve bu da betonu güçlendirmek için kullanılabilecek.
Kimyager James Tour, betona grafen eklemenin çevresel faydalarının açık olduğunu söyledi.
Tour, “Beton dünyada en çok üretilen malzemedir ve basitçe dünyadaki karbondioksit emisyonlarının % 9’unu üretmesini sağlamaktır” dedi. “Yollarımızda, binalarımızda ve köprülerimizde daha az beton kullanabilirsek, emisyonların bir kısmını en baştan ortadan kaldırabiliriz.”
Geri dönüştürülmüş lastik atıkları halihazırda Portland çimentosunun bir bileşeni olarak kullanılmaktadır, ancak grafenin, çimento esaslı malzemeleri, aralarında betonu moleküler düzeyde güçlendirdiği kanıtlanmıştır.
Yılda atılan 800 milyon lastiğin çoğu yakıt için yakılırken veya başka uygulamalar için öğütülürken, % 16’sı çöplüklere atılıyor.
Tour, “Bunların bir kısmını grafen olarak geri kazanmak milyonlarca lastiğin çöplük alanlarına ulaşmasını engelleyecektir” dedi.
Tour ve meslektaşları tarafından 2020 yılında tanıtılan ‘flaş’ süreci, gıda atıkları, plastik ve diğer karbon kaynaklarını numuneden karbon atomları dışındaki her şeyi ortadan kaldıran bir elektrik şokuna maruz bırakarak dönüştürmek için kullanıldı.
Bu atomlar, grafitten pul pul dökülme yoluyla üretilen grafenden daha fazla çözünür olan yanlış hizalanmış katmanlara sahip olan değerli turbostratik grafene yeniden birleşir. Bu, kompozit malzemelerde kullanımını kolaylaştırır.
Kauçuğun grafene dönüşmesi gıda veya plastikten daha zordu, ancak laboratuvar, lastiklerden ticari pirolize atık kauçuğu kullanarak süreci optimize etti. Tour, atık lastiklerden faydalı yağların çıkarılmasından sonra, bu karbon kalıntısının şimdiye kadar sıfıra yakın bir değere sahip olduğunu söyledi.
Lastikten türetilmiş karbon siyahı veya parçalanmış kauçuk lastikler ve ticari karbon siyahı karışımı grafene parlatılabilir. Turbostratik grafen çözünür olduğundan, daha çevre dostu beton yapmak için çimentoya kolayca eklenebilir.
Rice laboratuvarı lastik türevi karbon siyahını parlattı ve malzemenin yaklaşık% 70’inin grafene dönüştüğünü buldu. İletkenlik eklemek için düz karbon siyahı ile karıştırılmış parçalanmış kauçuk lastikler yanıp sönerken, yaklaşık% 47’si grafene dönüştü. Karbonun yanı sıra elementler başka kullanımlar için dışarı çıkarıldı.
Elektrik darbeleri 300 milisaniye ile 1 saniye arasında sürdü. Dönüşüm sürecinde kullanılan laboratuar tarafından hesaplanan elektrik, başlangıç karbonunun tonu başına yaklaşık 100 $ ‘a mal olacaktır.
Araştırmacılar, lastikten türetilen grafeni – lastik karbon siyahı için ağırlıkça yüzde 0.1 ve karbon siyahı ve parçalanmış lastikler için ağırlıkça % 0.05 – Portland çimentosuyla harmanladı ve bunu beton silindirler üretmek için kullandı. Yedi gün kürlendikten sonra test edilen silindirler, basınç mukavemetinde % 30 veya daha fazla kazanç gösterdi. 28 gün sonra, her iki ürüne de en az % 30’luk bir güç kazancı sağlamak için ağırlıkça % 0.1 grafen yeterli olmuştur.
Shahsavari, “Mukavemetteki bu artış, kısmen çimento hidrat ürünlerinin daha iyi büyümesi için 2D grafenin tohumlama etkisinden ve kısmen de sonraki aşamalardaki takviye etkisinden kaynaklanmaktadır” dedi.
Karbon (2021). DOI: 10.1016 / j.carbon.2021.03.020