萊斯大學的一支研究團隊，已經開發出了一種可將廢舊輪胎轉化為石墨烯的新方法，並且可在後續用於混凝土的製造。在踐行環保的基礎上，這套方案還可顯著提升混凝土的堅固性能。具體說來是，通過所謂的“快速焦耳加熱”方案，研究人員利用電擊將幾乎所有碳源快速加熱到大約2725 ℃（4940 ℉），從而將之轉換為石墨烯薄片。

（來自：Rice University）

這是一種被稱作“渦輪層石墨烯”的材料形式，由於片層之間未能完全對齊，所以材料更加易溶、能夠輕鬆地集成到復合材料中。

早在去年，研究團隊已通過食物和塑料廢棄物的技術演示。現在，他們又將目光轉移到了廢棄輪胎上。

先前將輪胎直接轉化為石墨烯的努力，並未取得最佳的結果。不過在新研究中，他們轉向了經過通用回收過程後剩下的材料。

所謂熱解，涉及在低氧環境中對輪胎進行燃燒處理，產物是一種對一系列工業流程都非常實用的油料，以及難以找到新應用場景的固體碳殘留物。

好消息是，萊斯大學研究團隊發現，這種炭黑衍生物是生產閃蒸石墨烯的理想選擇。

在快速焦耳加熱處理過程中，約有70% 的材料被轉化為石墨烯，而碎輪胎橡膠和商用炭黑混合物的產率在47％ 左右。

閃蒸工藝可用於基於橡膠廢料的石墨烯製備

接著，研究團隊演示了一種石墨烯材料的特殊用例。在水泥中按照0.1 wt% 和0.05 wt% 的比例分別添加了石墨烯/ 炭黑+碎橡膠混合物後，製成的混凝土圓柱體的抗壓強度提升了30% 左右。

研究合著者Rouzbeh Shahsavari 表示：強度的增加，一部分部分歸功於2D 石墨烯的晶種效應（可讓混凝土更好地生長）、另一部分則歸因於後期的增強作用。

綜上所述，這項技術不僅可以顯著增強混凝土的性能，還具有相當多的環境效益—— 除了減少被垃圾場填埋的廢舊輪胎，額外的材料強度還可減少建築結構中所需的混凝土量。

研究另一主要合著者James Tour 指出，混凝土是世界上產量最大的材料，僅其產生的二氧化碳排放量就佔了全世界的九成。

若我們可在道路、建築物和橋樑中使用較少的混凝土，便可從根源上就達成顯著的減排目標。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《碳》（Carbon）期刊上，原標題為《Flash Graphene from Rubber Waste》。