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微波炉“叮”一下,众人唾弃的“落后”能源就成了重要的航空材料

2021-01-09 12:01 前瞻网   

 

微波炉“叮”一下,众人唾弃的“落后”能源就成了重要的航空材料

在气候变化议题盛行的当下,传统的化石能源已经变成了近乎“过街老鼠”一般的存在。尤其是煤炭,不仅会排放温室气体,在开采、运输和使用时还会直接释放出粉尘之类的许多污染物。

不过,怀俄明州大学研究团队最近使用一种简单的方式,让这种“落后”的能源物质一下子变成了纳米石墨,而在过程中,他们只用到了铜箔、玻璃容器和家用微波炉。

在《纳米结构与纳米物体》杂志上的论文中,研究人员报告说,这种“金属辅助微波一步法”是一种简单和相对便宜的煤转化新技术。

虽然先前的研究表明,微波可以用来降低煤的含水量,去除硫和其他矿物质,但大多数这类方法都需要对煤进行特定的化学预处理。而在这次实验中,研究人员只是简单地将原煤磨成了粉。

之后,他们将粉末放在铜箔上,用氩和氢的混合气体密封在玻璃容器中,放入微波炉。这种传统的微波炉既方便,也能提供足够的辐射水平。

众所周知,金属放进微波炉会爆炸,这就是实验需要的。在实验中,切割成叉形的铜箔在微波辐射下产生火花,在几秒钟内产生了超过980℃的极高温。

高温时煤粉转化为多晶石墨必须的,铜箔和氢气也参与反应。

通过多次实验,研究人员发现,最佳的持续时间为15分钟。

研究人员说,这种煤转化的新方法可以在更大的范围内进行提炼和实施,以获得更高质量和数量的纳米石墨材料。

纳米石墨用途非常广泛,如润滑油行业、防腐涂料行业、化工行业,钢铁润滑、航天航空等领域。

在润滑油中添加适量的纳米石墨粉,可以在高温摩擦下形成一种石墨润滑膜,大大减小摩擦系数,用在机械行业可以保护设备,降低维修费用,用在汽车行业,可以减少燃料油的使用,还能使燃料油充分燃烧,达到环保的目的。

纳米石墨和当前火热的石墨烯不同。石墨烯是片状的,优质的石墨烯仅有1nm的厚度(单层大约0.34nm左右)。

纳米石墨不是片状的,形状不固定,通常以粒径衡量。纳米石墨的量级在几个到几十个nm,只要有一维在100nm以内即可。

还有一种叫做“纳米石墨烯”的物质,这是尺寸为纳米级的尺寸的石墨烯的总称。

具有量子线形状的石墨烯纳米带(也称为石墨烯纳米带)也是纳米石墨烯的成员。由于体系的尺寸位于体积限制中的石墨烯片或芳族分子的中间,因此预期存在强的尺寸效应和边缘形状效应。

另外,严格地将其中诸如石墨的纳米石墨烯层合的材料称为纳米石墨。然而,由于层间距离实际上大于石墨的层间距离并且层化作用减弱,因此常常几乎同义地处理纳米石墨和纳米石墨烯。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4114RWL

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