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ChemQuest 技術研究所已簽訂一項為期三年的合作創新協議,以支持 Universal Matter 基於可持續原料的石墨烯技術的發展和驗證。

ChemQuest是一家專注於特殊化學品市場並擁有專業知識的全球商業戰略和外部技術開發公司。ChemQuest 將探索該技術在油漆和塗料應用中的優勢,並確定最有價值的市場和增長機會。

Universal Matter 開創了基於一系列碳材料(包括煤炭、焦炭、生物質和再生橡膠和塑料)的高性能、經濟的石墨烯技術,與基於傳統原料的石墨烯相比,它大大減少了其環境足跡。Universal Matter 使用快速、閃光的電能爆發來生產石墨烯。與 AB 堆疊 (Bernal) 石墨烯不同,該工藝能夠將碳鍵合到幾層渦層石墨烯中,從而在目標應用中帶來卓越的性能優勢。

Universal Matter 和 ChemQuest 之間的早期合作證明了該技術在特定應用配方中的有效性。經證實的性能改進包括抗壓強度、拉伸強度、阻隔性能、流變增強和流動特性。

「通過將碳升級為『綠色』石墨烯,提高這些市場產品的性能和可持續性,從而改善這些工業材料的機械性能,並創造出更堅固、更持久的塗料,這是一個內在的需求和重大的商機。還顯著減少了我們的碳足跡和溫室氣體排放」,Universal Matter 公司 CEO van Leeuwen 說道。

關於 ChemQuest

ChemQuest集團是一家專注於定製商業戰略和優化、技術加速和市場情報的全球諮詢公司。該公司的技術研究所包括一個應用專家團隊和位於弗吉尼亞州南波士頓(美國)的先進實驗室設施。

官網:www.chemquest.com.

逐本溯源:關於 Universal Matter 的石墨烯生產技術

早在2014年美國萊斯大學 James M. Tour 採用激光誘導碳黑轉化為石墨烯,短暫的脈衝將碳黑加熱到3000 K以上,使得碳原子間鍵斷裂,隨着碳原子的電子云冷卻,形成最穩定的結構即石墨烯。既然激光可以,那麼熱呢?Tour的研究生Duy X. Luong設想是否可以通過加熱碳源來生產石墨烯?起初他在一個透明的玻璃瓶中放了一點炭黑,用400V的電壓轟擊了大約200毫秒,然而並沒有成功。但經過一系列調整,他成功地創造出明亮、黃白的色閃光,表明小瓶內的溫度達到了3000K,經化學測試表明他成功的合成了石墨烯。

經過多年研究,2020年1月,萊斯大學James M. Tour、Boris I. Yakobson和C-Crete科技公司的Rouzbeh Shahsavari合作,在《Nature》上以「Gram-scale bottom-up flash graphene synthesis」為題發表研究成果,通過廉價的焦耳熱閃蒸技術(flash Joule heating,FJH)可以將任何來源的碳,無論是石油焦碳、煤炭、碳黑、食品廢棄物、橡膠輪胎還是塑料垃圾,統統在不到100毫秒的時間內變成石墨烯,並實現克級製備!同一時間《Science》雜誌發表了題目為《電力:將垃圾轉變為石墨烯!》(Electricity turns garbage into graphene)的報道。

Tour團隊成立了一家名為 Universal Matter 的初創公司,將此工藝進行商業化。嘗試在混凝土中添加0.05 vol%石墨烯,混凝土的抗壓強度提升25%。在PDMS中添加該產品,強度能夠提升250%。基於這一成果,石墨烯成本將大幅下降,激發研究人員將石墨烯與其他材料複合。有望推動石墨烯真正走向應用!Duy X. Luong補充說:咖啡渣,食物殘渣,舊輪胎和塑料瓶,都可以汽化來製造原料,我們正在將垃圾轉化為石墨烯。

通過使用FJH工藝,團隊成功地實現並超越了他們在一天內生產1千克石墨烯的關鍵里程碑。2021年,研究團隊與美國國家能源技術實驗室(NETL)合作,以進一步擴展生產工藝。

2022年6月,James Tour教授在接受採訪時表示「我們向福特汽車公司發送了20克石墨烯,用於測試他們在汽車中使用的新型下一代石墨烯納米複合材料。福特將我們的石墨烯放入新的複合材料中,並且達到了預期的效果——增韌和隔音。然後他們給我們寄來了那些石墨烯泡沫複合材料,我們再次將它們全部閃入新的石墨烯中。」

「數百萬公斤的汽車廢塑料規模意味着當然需要從實驗室規模的反應器進一步擴大工藝規模。Universal Matter 正在努力擴大閃蒸焦耳加熱工藝,以便每天能夠處理大量材料!到2022年底每天1噸,1年後每天100噸。」

Universal Matter 官網:www.universalmatter.com.

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3.美國萊斯大學James Tour教授訪談:福特公司將我們的石墨烯放入新的複合材料中達到了預期的增韌和隔音效果

相關文獻:

https://www.nature.com/articles/s41586-020-1938-0

https://www.sciencemag.org/news/2020/01/electricity-turns-garbage-graphene



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