تولید گرافن‌های گران‌قیمت از زباله‌های بی‌ارزش | محصولی مستحکم‌تر از نمونه‌های قبلی

به گزارش همشهری آنلاین و به نقل از نیواطلس، محققان دانشگاه رایس و مرکز تحقیق و نوآوری خودروسازی فورد موفق شدند به روش تبدیل زباله‌های پلاستیکی خودروهای از کار افتاده به فوم‌های گرافینی دست یابند. کاربرد این فوم‌های گرافینی در خودروهای جدید برای عایق‌سازی خواهد بود.
مطالعه این تیم تحقیقاتی مبتنی بر تکنیکی به نام گرمایش ژول فلاش (به شکل ناگهانی) است. پیش‌تر در سال ۲۰۲۰ گروه تحقیقاتی دانشگاه رایس از همین روش برای ساخت گرافن از مواد زائدی چون ضایعات غذا، پلاستیک و لاستیک استفاده کرده بود.
مواد زائد به صورت پودر آسیاب می‌شوند، سپس با ولتاژ بالا زهکشی می‌شوند تا بین ۲۰۲۷ تا ۲۷۲۷ درجه سانتی‌گراد حرارت ببینید. این فرآیند کربن موجود در مواد را به سرعت به تکه‌های گرافین تبدیل می‌کند، در حالی که سایر عناصر به گازهایی تبخیر می شوند که می‌توان آنها را جذب کرد و در سایر فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار داد.
این روش ضمن تولید ارزان گرافین انرژی بسیار کمی هم نیاز دارد. دانشمندان دانشگاه رایس در تحقیق جدید خود به عملی کردن بیشتر این روش در دنیای واقعی نزدیک شدند.نکته مهم این روش آنجا است که حتی پلاستیک ماشین‌های از کار افتاده برای عملیات  بازیابی نیازی به دسته‌بندی اولیه هم نداشتند.
تیم تحقیقاتی دانشگاه رایس ابتدا مواد را به صورت پودر ریز درآوردند، سپس مواد را در دو مرحله تحت گرمایش ناگهانی (فلاش) قرار دادند. به دنبال آن با جریان کم به مدت ۱۰ تا ۱۶ ثانیه که یک ماده پلاستیکی بیشتر کربنی (کربنیزه شده) ایجاد می‌شود. تنها ۳۰ درصد از توده اصلی به صورت جامد باقی می‌ماند که قسمت‌های باقی مانده به گازهای در حالت خارج شدن یا موم‌ها و روغن‌های غنی از هیدروکربن‌ها تبدیل می‌شوند. به گفته تیم تحقیقاتی این مواد هم کاربردهای صنعتی مفیدی خود را دارند.
در مرحله بعد، پلاستیک کربنیزه شده با جریان بالا تحت‌ گرمایش ناگهانی (فلاش) قرار می‌گیرد و  ۸۵ درصد آن به گرافن تبدیل می‌شود. باقی مانده پلاستیک کربنیزه‌ شده هم به صورت هیدروژن، اکسیژن، کلر، سیلیکون و فلزات کمیاب تبدیل می‌شود.
نکته شگفت‌انگیز این است که این فوم ‌های جدید با تنها ۰.۱ درصد وزنی گرافن، ۳۴ درصد استحکام کششی بالاتری داشته و ۲۵ درصد در جذب صداهای فرکانس پایین بهتر بودند.
تیم خودروسازی فورد از این فوم‌ها برای  تقویت فوم پلی اورتان خود استفاده می‌کند. در نهایت کاربرد این فوم‌ها  برای عایق‌سازی خودروها در برابر صدا و لرزش است.
برای ارزیابی پتانسیل بازیافت مجدد این فوم‌های که خود محصول بازیابی شده هستند، نمونه‌هایی به تیم تحقیقاتی دانشگاه رایس مجددا ارسال شد. آنجا نیز مشخص شد که توان تبدیل شدن  به گرافن جدید وجود دارد. این نشان می‌دهد که این روش واقعاً می‌تواند در دنیای واقعی مفید باشد و جان تازه‌ای به ارزش مواد زائد بدهد.