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Nov 18, 2023

모든 종류의 쓰레기는 콘크리트가 환경에 미치는 영향을 3분의 1로 줄일 수 있는 귀중한 그래핀으로 변합니다.

톤당 100달러짜리 재료를 파운드당 수천 달러짜리 재료로 바꿀 수 있다고 상상해 보십시오. 그것은 철학자의 돌 우화에 나오는 이야기와 같습니다. 라이스에서

톤당 100달러짜리 재료를 파운드당 수천 달러짜리 재료로 바꿀 수 있다고 상상해 보십시오. 그것은 철학자의 돌 우화에 나오는 이야기와 같습니다.

라이스 대학의 과학자 그룹은 가치가 거의 없는 에너지원인 석탄을 전자 분야에서 수십 가지 용도로 사용할 수 있는 원자재인 그래핀으로 전환하기 시작했습니다. 그런 다음 과학자들은 실험에 죽은 바퀴벌레, 커피 찌꺼기, 걸스카우트 쿠키를 포함한 모든 탄소원을 사용할 수 있다는 것을 깨달았습니다.

그래핀은 탄소 동종이형인 흑연이라는 광물과 자연 발생 탄소의 두 가지 형태 중 하나에서 유래합니다. 이는 금속과 같은 특성을 가지며 항공우주, 의학 및 전자 분야의 전도체로 사용하기에 가치가 있습니다.

이 재료에 대한 전 세계 수요는 톤당 평균 67,000달러로 10억 달러를 넘을 것으로 예상됩니다.

과학자들은 "플래시 그래핀"이라고 불리는 기술을 사용하여 3,000° 켈빈 충격을 전달하는 한 쌍의 커패시터와 전극에 연결하여 다양한 원료로부터 고가치의 그래핀 조각을 만들 수 있었습니다.

라이스 대학의 재료 및 나노기술 교수인 실험 책임자인 제임스 투어(James Tour) 박사에 따르면, 이것은 물질의 모든 탄소-탄소 결합을 깨뜨릴 수 있을 만큼 충분한 에너지를 가지고 쓰레기나 석탄에 전류를 흘린 후 그래핀으로 재구성된다고 합니다.

Tour는 “몇 초 후에 용기에 손가락을 바로 올려 놓을 수 있습니다.”라고 말했습니다. "그리고 이것은 이전에 그래핀을 만드는 데 사용했던 화학기상증착로보다 거의 3배 더 뜨겁다는 점을 명심하십시오. 그러나 플래시 공정에서는 열이 탄소 재료에 집중되고 주변 반응기에는 전혀 집중되지 않습니다."

Tour는 이것이 독특한 장점을 갖고 있으며 팀이 플래시 그래핀을 대량으로 생성할 수 있게 해준다고 말했습니다.

"모든 초과 에너지는 매우 밝은 섬광 속에서 빛으로 나옵니다. 용매가 없기 때문에 매우 깨끗한 공정입니다."라고 그는 말했습니다.

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흑연 채광에는 다른 종류의 채광에 비해 환경적 문제가 수반됩니다. 연구팀은 다양한 제품을 훨씬 저렴하게 만드는 것과 함께 대량 플래시 그래핀을 사용하여 제조 시 환경에 미치는 영향을 실제로 개선할 수 있는 두 가지 방법을 식별했습니다.

첫 번째는 Tour et al. 논문에 나와 있습니다. 콘크리트에 그래핀을 0.1%만 첨가해도 환경에 미치는 영향을 1/3로 줄일 수 있다는 연구 결과가 Nature에 발표되었습니다.

추가 재료 엔지니어링:스타트업은 태양광 패널을 재활용하여 폐기물을 귀중한 소재로 바꾸는 것입니다.

“본질적으로 우리는 쓰레기 매립지에서 배출되는 이산화탄소나 메탄과 같은 온실가스를 가두는 것입니다.”라고 Tour는 대학 언론에 말했습니다. “우리는 이러한 탄소를 그래핀으로 전환하고 그 그래핀을 콘크리트에 첨가함으로써 콘크리트 제조에서 발생하는 이산화탄소의 양을 낮추고 있습니다. 그래핀을 활용한 윈윈(win-win) 환경 시나리오입니다.”

둘째, 아래 동영상에서 그가 설명하는 것처럼 기존 탄광과 석탄을 채굴하는 회사는 석탄 발전소가 아닌 플래시 그래핀 생산을 위해 제품을 판매할 수 있습니다. 이는 일반적으로 석탄을 태울 때 발생하는 CO2 배출을 제거하고 석탄 회사에 수천 개의 일자리를 구할 수 있을 것입니다.

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