Химики из Университета Райса, работающие с исследователями из Ford Motor Company, нашли способ превращать пластиковые детали старых автомобилей в графен с помощью процесса мгновенного джоулевого нагрева.
Средний внедорожник содержит до 350 кг пластика, который выбросили бы на свалку, если бы не процесс переработки. Проект, возглавляемый химиком Джеймсом Туром и ведущим автором Кевином Виссом, был сосредоточен на повторном использовании графена в старых автомобилях для производства усиленной полиуретановой пены для новых автомобилей.
Их тесты показали, что пена с добавлением графена имеет увеличение прочности на разрыв на 34% и увеличение поглощения низкочастотного шума на 25%. Важно отметить, что когда машина стареет, пену можно снова превратить в графен.
Мгновенный джоулев нагрев для изготовления графена упаковывает смешанный измельченный пластик и добавку кокса (для проводимости) между электродами в трубке и взрывает ее высоким напряжением. Внезапный сильный жар — почти до 5000 градусов по Фаренгейту — испаряет другие элементы и оставляет после себя легко растворяющийся турбостратный графен. Кроме того, процесс мгновенного нагрева предлагает значительные экологические преимущества, поскольку он не требует растворителей и использует минимум энергии для производства графена.
Лаборатория Райса проверила свой процесс, заземлив «пух» измельчителя, сделанный из пластиковых бамперов, прокладок, ковров, ковриков, сидений и дверных коробок от пикапов F-150, вышедших из эксплуатации, до состояния мелкого порошка без промывки или предварительной сортировки. Затем команда провела вспышку порошка в два этапа, сначала при слабом токе, а затем при сильном токе в нагревателе.
Они обнаружили, что порошок, нагретый от 10 до 16 секунд на слабом токе, произвел сильно карбонизированный пластик, составляющий около 30% исходного объема. Остальные 70% были дегазированы или извлечены в виде парафинов и масел, богатых углеводородами. Затем карбонизированный пластик подвергали сильноточному оплавлению, превращая 85% его в графен с выделением водорода, кислорода, хлора, кремния и следовых примесей металлов.