그래핀은 일반적으로 톤당 $200,000입니다. 이제 과학자들은 쓰레기에서 그것을 만들 수 있습니다. – 큰 생각

라이스 대학에서 개발된 최근 기술은 한 사람의 쓰레기가 다른 사람의 보물이라는 생각을 극도로 끌어올리고 있습니다. 바나나 껍질, 커피 찌꺼기, 일회용 플라스틱 용기, 석탄 등 이 모든 것이 주변에서 가장 가치 있는 물질 중 하나인 그래핀으로 바뀌고 있습니다. 화학자 James Tour와 그의 팀은 대량의 정크를 그래핀 조각으로 변환할 수 있는 신속한 프로세스를 개발했습니다.

"이것은 큰 일입니다."라고 Rice University의 Tour는 말했습니다. 릴리스를 누르십시오. “전 세계는 모든 음식의 30~40%를 버립니다. 상하기 때문에 플라스틱 폐기물이 전 세계적으로 우려되고 있기 때문입니다. 우리는 혼합 플라스틱 폐기물과 고무 타이어를 포함한 모든 고체 탄소 기반 물질이 그래핀으로 전환될 수 있음을 이미 입증했습니다.”

그래핀의 렌더링.출처: Max Pixel / Public Domain

그래핀의 가치는 주로 놀라운 강도와 광범위한 산업 응용 분야에서 기인합니다. 이 물질은 XNUMX개의 화학 결합으로 서로 연결된 탄소 원자의 단일 층으로 구성되어 닭 와이어와 유사한 격자를 생성합니다.

그래핀은 높은 반응성과 강도로 인해 과학 실험에 매우 유용할 뿐만 아니라 강도를 향상시키거나 콘크리트나 금속과 같이 더 가볍게 만들기 위해 모든 종류의 다른 재료에 첨가될 수 있습니다. 가장 전도성이 높은 재료로, 예를 들어 LED 또는 스마트폰의 방열판으로 사용하는 데 매우 유용합니다. 또한 배터리 기술, 페인트, 센서 등에 사용될 수 있습니다. 이 기사만으로는 이 재료를 다루기에는 말 그대로 너무 많은 응용 분야가 있습니다.

높은 유용성에도 불구하고 그래핀은 아직 우리 일상 생활의 일부가 아닙니다. 그 이유 중 일부는 엄청난 비용 때문입니다. 그래핀은 “현재 그래핀의 상업적 가격은 톤당 67,000~200,000달러”로 대량 생산이 어렵다. 일반적인 기술에는 그래핀 시트가 흑연에서 벗겨지는 박리(exfoliation) 또는 메탄의 탄소 원자를 잡아 그래핀으로 배열하는 구리 기판의 존재하에 메탄(CH4)이 기화되는 화학 기상 증착이 포함됩니다.

라고 불리는 새로운 기술은 플래시 줄 가열, 훨씬 간단하고 저렴하며 위험한 용매나 화학 첨가제에 의존하지 않습니다. 간단히 말해서 탄소 기반 재료는 단 2,760밀리초 동안 5,000°C(10°F) 열에 노출됩니다. 이것은 입력 재료의 모든 화학 결합을 끊습니다. 탄소를 제외한 모든 원자는 이 개념 증명 장치에서 탈출하지만 산업 응용 분야에서 포착될 수 있는 가스로 변합니다. 그러나 탄소는 그래핀 조각으로 재조립됩니다.

게다가 이 기술은 이른바 터보스태틱 그래핀을 생산합니다. 다른 공정은 한 장의 그래핀에 있는 원자의 절반이 다른 면의 원자 위에 놓여 있는 AB 적층 그래핀으로 알려진 것을 생산합니다. 결과적으로 두 시트 사이의 결합이 더 단단해져 분리하기가 더 어려워집니다. Turbostatic 그래핀은 시트 사이에 이러한 순서가 없으므로 서로 쉽게 제거할 수 있습니다.

연구원들이 "플래시 그래핀"이라고 명명한 것의 가장 명백한 사용 사례는 이러한 그래핀 플레이크를 콘크리트의 구성 요소로 사용하는 것입니다. Tour는 "그래핀으로 콘크리트를 강화함으로써 건축에 사용되는 콘크리트를 줄일 수 있고 제조 비용과 운송 비용을 줄일 수 있습니다. 본질적으로, 우리는 음식물 쓰레기가 매립지에서 배출했을 이산화탄소와 메탄과 같은 온실 가스를 가두고 있습니다. 우리는 그 탄소를 그래핀으로 변환하고 그 그래핀을 콘크리트에 첨가함으로써 콘크리트 제조에서 발생하는 이산화탄소의 양을 낮추고 있습니다. 그래핀을 사용하는 윈-윈 환경 시나리오입니다.”

콘크리트는 경제적으로나 환경적으로 모두 건전한 이 재료의 주요 용도이지만 다른 많은 것도 존재합니다. 그래핀을 대량으로 생산하는 이 방법과 기타 방법이 성숙함에 따라 우리는 점점 더 강하고, 더 가벼우며, 더 발전되고, 덜 환경적으로 파괴적인 재료와 기술로 미래를 볼 수 있기를 희망할 수 있습니다.