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“碳工程倡議”項目,從煤中提取石墨烯

“碳工程倡議”項目,從煤中提取石墨烯

【摘要】:
懷俄明大學的一些研究人員正在研究“增長”型的石墨烯和其他碳材料的使用方法。這項由PatrickJohnson副教授領導的研究,主要的一個方面是尋找懷俄明主要礦產的其他用途?! ohnson說:“所有這些特殊碳素材料的特點是:它們對某些應用具有特殊的性能?!币虼?,石墨烯具有高導電性,高導熱性,有一些傳導性是所有材料中最好的?!  疤脊こ坛h”(CarbonEngineeringInitiative

  懷俄明大學的一些研究人員正在研究“增長”型的石墨烯和其他碳材料的使用方法。這項由Patrick Johnson副教授領導的研究,主要的一個方面是尋找懷俄明主要礦產的其他用途。

  Johnson說:“所有這些特殊碳素材料的特點是:它們對某些應用具有特殊的性能?!币虼?,石墨烯具有高導電性,高導熱性,有一些傳導性是所有材料中最好的。

  “碳工程倡議”(Carbon Engineering Initiative)支持整個校園內的各種交叉項目,旨在將懷俄明州以提取為基礎的經濟轉變為專注于開發和制造先進材料的經濟模式。懷俄明大學能源學院新興項目和技術副主任Richard Horner說:“我們正在努力的方向是從煤炭中獲得非能源和非燃料產品。因此,我們的研究重點是為懷俄明煤炭開辟新的市場?!?/p>

  該倡議還調查了除煤以外的其他來源的碳材料,其潛在應用價值是為這些材料與煤基材料的結合使用提供可能性。

  Johnson的主要研究集中在石墨烯領域,因為它具有非凡的性能,并具有潛力來革新各個行業。石墨烯在2004年首次被分離和表征,是世界上迄今為止測試的最強的材料,也是高導電性的材料,目前美國各地的大學研究都在研究它。與Johnson一起工作的化學工程碩士學生Michael Seas說:“石墨烯研究是世界上最為激烈和最具競爭力的研究領域?!?/p>

  他說:“自2004年以來,大約有一萬種出版物引用了兩三年前的文章。石墨烯的研究非常受歡迎,你可以看看幾乎美國所有的大學,他們中肯定會有一兩個研究石墨烯的研究人員?!?/p>

  碳工程倡議將煤看作不僅僅是一種可燃的燃料來源。Seas解釋說,煤炭有三個主要成分:固定碳,揮發物和無機灰分。

  他說:“一般來說,當你燃燒煤炭時,你正在燃燒的是固定碳和揮發性物質。我們試圖提取煤的揮發性成分來變成有經濟效益的熱固性塑料,而不是燒掉這些東西。我們留下的是固定碳部分和這種無機灰分?!?/p>

  Johnson和Seas正在研究從這些從剩余部分生長出石墨烯的方法或路線。Seas說:“我們的高溫路線實際上是將剩下的部分石墨化,所以,現在我們可以安全地提取灰分,收集灰分,然后把這種石墨材料留下,這樣就可以用這些不同的路線來合成氧化石墨烯,石墨等物質?!笔┮约案鄟碜悦禾康奶疾牧?,例如金剛石納米管,UW研究人員正在通過先進技術探索它們可能的應用。

  Johnson和Seas碳研究物理應用助理教授Bill Rice說:“雖然其他地方的研究人員一直在開發基于碳的電子產品,但他們通常使用的是比煤炭更清潔和更昂貴的原料?!痹赗ice Spectroscopy實驗室進行的項目解決了煤炭生長碳素材料的潛在應用價值,如制作更便宜的觸摸屏和建造更安全的飛機機翼。

  Rice說:“不能保證這些應用會導致經濟多樣化,但是有幾個項目同時進行的時候,煤碳制備技術有朝一日能夠加強國家經濟。Rice說:“他們投入了一些有風險和一些涉及工作的東西。所以,他們投入的200萬美元資金,能夠進行大量的研究活動?!?/p>

  碳工程倡議要求化學工程師、機械工程師、化學家和物理學家合作開發煤技術路線。Rice說:“我了解電子學和光學。不過關鍵是需要別人一起去努力,把煤炭變成一個好的碳源?!盝ohnson和Seas正在試驗不同的路線,未來會將懷俄明州廉價而豐富的原料煤轉化為更有價值和多用途的石墨烯。

  目前研究中使用的大部分石墨烯都來自礦石石墨。石墨烯是從石墨衍生而來的,一克石墨烯花費超過100美元。Johnson說:“我們的研究目標是從煤炭原材料中獲得石墨烯,煤炭既便宜又容易得到,同時還能夠提取其他一些組分?!毖芯咳藛T打算申請石墨烯研發方法的專利,即使這些方法應用于非煤原料,這也可能對國家的經濟有用。

  Seas說:“這個想法是,如果我們在這里研發技術,那么國家會得到這項技術和專利,因為懷俄明大學會得到這項專利,如果這個技術在業界中使用,那么你就可以得到這些版稅。但是我們關注的主要焦點是我們能不能從煤炭做起,然后把它擴展到其他系統?!?/p>

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