Το «γυαλιστερό» υποπροϊόν του αργού πετρελαίου θα μπορούσε να υποστηρίξει υλικά και πολυμερή μελάνια – ScienceDaily

Τα ασφαλτένια, ένα υποπροϊόν της παραγωγής αργού πετρελαίου, είναι ένα πιθανό απόβλητο υλικό. Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Rice είναι αποφασισμένοι να το βρουν μετατρέποντας την πλούσια σε άνθρακα πηγή σε χρήσιμο γραφένιο.

Ο Muhammad Rahman, επίκουρος καθηγητής έρευνας στην επιστήμη των υλικών και τη νανομηχανική, χρησιμοποιεί τη μοναδική διαδικασία θέρμανσης flash Joule της Rice για να μετατρέψει άμεσα τα ασφαλτένια σε στροβιλοστρωτικό (χαλαρά ευθυγραμμισμένο) γραφένιο και να τα αναμείξει σε σύνθετα υλικά για εφαρμογές θερμικής, αντιδιαβρωτικής και τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Η διαδικασία κάνει καλή χρήση υλικού που διαφορετικά θα αποτεφρώνονταν για επαναχρησιμοποίηση ως καύσιμο ή θα απορρίπτονταν σε λίμνες απορριμμάτων και χωματερές. Η χρήση τουλάχιστον μερικών από τα περισσότερα από 1 τρισεκατομμύρια βαρέλια αποθεμάτων ασφαλτίνης στον κόσμο ως πρώτη ύλη για το γραφένιο θα ήταν επίσης καλή για το περιβάλλον.

Περιγράφοντας τη διαδικασία ως έναν επεκτάσιμο και βιώσιμο τρόπο μείωσης των εκπομπών άνθρακα από την καύση της ασφάλτου, ο Rahman είπε: «Η άσφαλτος είναι ένας τεράστιος πονοκέφαλος για τη βιομηχανία πετρελαίου και νομίζω ότι θα υπάρξει μεγάλο ενδιαφέρον για αυτήν».

Ο Ραχμάν είναι ένας από τους υπεύθυνους συγγραφείς του άρθρου. Προόδους της Επιστήμης Υπό την κοινή ηγεσία του χημικού της Rice James Tour, του οποίου το εργαστήριο ανέπτυξε τη θέρμανση flash Joule, του επιστήμονα υλικών Pulickel Ajayan και του Md Golam Kibria, επίκουρου καθηγητή χημικής και πετρελαιομηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Κάλγκαρι του Καναδά.

Οι άσφαλτοι έχουν ήδη 70% έως 80% άνθρακα. Το εργαστήριο ρυζιού το συνδυάζει με περίπου 20% αιθάλη για να προσθέσει αγωγιμότητα και το μετατρέπει σε γραφένιο σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο, γυαλίζοντας το με ένα τράνταγμα ηλεκτρισμού. Άλλα στοιχεία όπως το υδρογόνο, το άζωτο, το οξυγόνο και το θείο στην πρώτη ύλη αποβάλλονται ως αέριο.

«Προσπαθούμε να διατηρήσουμε την περιεκτικότητα σε αιθάλη όσο το δυνατόν χαμηλότερη, καθώς θέλουμε να μεγιστοποιήσουμε τη χρήση της ασφάλτου», είπε ο Rahman.

“Η κυβέρνηση ασκεί πίεση στις βιομηχανίες πετρελαίου για να το αντιμετωπίσουν”, δήλωσε ο Ράις μεταπτυχιακός φοιτητής και συν-συγγραφέας MASR Saadi. “Υπάρχουν διαθέσιμα δισεκατομμύρια βαρέλια ασφάλτου, οπότε αρχίσαμε να εργαζόμαστε πρώτα σε αυτό το έργο για να δούμε αν θα μπορούσαμε να φτιάξουμε ανθρακονήματα. Αυτό μας οδήγησε να σκεφτούμε ότι ίσως θα έπρεπε να προσπαθήσουμε να φτιάξουμε γραφένιο με θέρμανση flash Joule.”

Βέβαιοι ότι η διαδικασία του Tour λειτουργεί για την άσφαλτο καθώς και για διάφορες άλλες πρώτες ύλες, όπως πλαστικό, ηλεκτρονικά απορρίμματα, ελαστικά, ιπτάμενη τέφρα άνθρακα και ακόμη και ανταλλακτικά αυτοκινήτων, οι ερευνητές ξεκίνησαν να κάνουν κάτι με το γραφένιό τους.

Δουλεύοντας με τον Rahman και τον Ajayan, ο Saadi ανάμειξε το γραφένιο σε σύνθετα υλικά και στη συνέχεια σε συγκολλημένα πολυμερή μελάνια για τρισδιάστατους εκτυπωτές. «Έχουμε βελτιστοποιήσει τη ρεολογία του μελανιού για να δείξουμε ότι είναι εκτυπώσιμο», είπε, σημειώνοντας ότι τα μελάνια δεν περιέχουν περισσότερο από 10% μείγμα γραφενίου. Είπε ότι οι μηχανικές δοκιμές τυπωμένων αντικειμένων έρχονται σύντομα.

Ο μεταπτυχιακός φοιτητής της Rice, Paul Advincula, μέλος του Tour lab, είναι συν-συγγραφέας της εργασίας. Συν-συγγραφείς είναι οι μεταπτυχιακοί φοιτητές του Rice, Md Shajedul Hoque Thakur, Ali Khater, Jacob Beckham και Minghe Lou, η προπτυχιακή φοιτήτρια Aasha Zinke και η μεταδιδακτορική ερευνήτρια Soumyabrata Roy. βοηθός ερευνητής Shabab Saad, πτυχιούχος Ali Shayesteh Zeraati, μεταπτυχιακός φοιτητής Shariful Kibria Nabil και μεταδιδακτορικός βοηθός Md Abdullah Al Bari από το Πανεπιστήμιο του Calgary. Ο πτυχιούχος φοιτητής Sravani Bheemasetti και ο αναπληρωτής καθηγητής Venkataramana Gadhamshetty στα 2D Υλικά της Σχολής Ορυχείων και Τεχνολογίας της Νότιας Ντακότα και του Κέντρου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Μηχανικής Βιοφίλμ. και επιστημονικός συνεργάτης Yiwen Zheng και Aniruddh Vashisth, επίκουρος καθηγητής μηχανολογίας στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον.

Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από τα προγράμματα Alberta Innovates for Carbon Fiber Grand Challenge, το Γραφείο Επιστημονικής Έρευνας της Πολεμικής Αεροπορίας (FA9550-19-1-0296), το Σώμα Μηχανικών Στρατού των ΗΠΑ (W912HZ-21-2-0050) και το National . Science Foundation (1849206, 1920954).

Πηγή ιστορίας:

υλικά που παρέχονται από πανεπιστήμιο ρυζιού. Γράφτηκε αρχικά από τον Mike Williams. Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *