美國(guó)萊斯大學(xué)（Rice University）圖爾研究團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)將橡膠輪胎廢料轉(zhuǎn)化為石墨烯，應(yīng)用于混凝土增強(qiáng)。2020年8月，該團(tuán)隊(duì)推出“閃蒸”石墨烯工藝，通過技術(shù)的不斷改進(jìn)，目前已經(jīng)可以將炭黑或碎橡膠輪胎與商用炭黑材料的混合物通過“閃蒸”工藝制造石墨烯，提升碳?xì)埩粑锏膬r(jià)值。

由于用這種方式獲得的渦輪式亂層石墨烯是可溶的，因此可以將其輕松的與水泥混合制成更環(huán)保混凝土材料。

在橡膠輪胎或橡膠管中，原子一般以有價(jià)值的渦輪式亂層石墨烯形式排列，層間存在錯(cuò)位。這種結(jié)構(gòu)比從傳統(tǒng)的石墨中剝離產(chǎn)生的石墨烯更易溶，更易在復(fù)合材料中應(yīng)用。事實(shí)證明，與食品廢料或塑料相比，想要將橡膠轉(zhuǎn)化為石墨烯更具挑戰(zhàn)性，但實(shí)驗(yàn)室通過使用輪胎中的商用熱解廢橡膠優(yōu)化了工藝。

研究人員表示，從廢舊輪胎中提取有用油脂后，其他碳?xì)埩粑锏膬r(jià)值截至目前幾乎為零。

閃蒸過程中的電脈沖持續(xù)300毫秒至1秒不等。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室的測(cè)算，轉(zhuǎn)換過程中處理1噸原料碳將花費(fèi)約100美元的電力。萊斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)室通過“閃蒸”廢舊輪胎碳?xì)埩粑锾亢?，發(fā)現(xiàn)大約70%的廢料轉(zhuǎn)化為石墨烯。當(dāng)將切碎的橡膠輪胎與普通炭黑混合使用以增加導(dǎo)電性時(shí)，約47%的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為石墨烯。除了碳以外，其他元素也通過這種方式回收滿足其他領(lǐng)域的應(yīng)用。

研究人員將微量的輪胎衍生石墨烯與硅酸鹽水泥混合在一起（使用輪胎炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，使用輪胎炭黑和切碎輪胎膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%），并將其用于生產(chǎn)成混凝土圓柱體。在固化7天后進(jìn)行測(cè)試，圓柱體的抗壓強(qiáng)度提高了30%以上。28天后，使用0.1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的石墨烯，已經(jīng)足以使得產(chǎn)品強(qiáng)度至少增加30%。

研究人員表示，這種強(qiáng)度的提高部分歸結(jié)于二維材料石墨烯的催化效應(yīng)，促進(jìn)水泥水合物產(chǎn)品更緊實(shí)，另一部分歸因于則歸因于后期的材料固有的增強(qiáng)作用。

2020年初，美國(guó)萊斯大學(xué)研究人員在《自然》上報(bào)道，他們通過將垃圾的碳基材料轉(zhuǎn)化為石墨烯的工藝，找到了在不到一秒鐘的時(shí)間里就可以將此“變廢為寶”的方法。這得益于一種將碳基材料轉(zhuǎn)化為石墨烯的閃蒸加熱工藝方法。

碳基材料，指任何具有碳含量的材料，比如食物垃圾、塑料垃圾、石油焦炭、煤炭、木材屑、廢橡膠輪胎和生物炭等等。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家通過將碳基材料加熱到3000K開氏溫度（約為2726攝氏度），在短短10毫秒內(nèi)的閃蒸過程里就可以生成石墨烯薄片，所以科學(xué)家們稱之為“閃速石墨烯”（flashgraphene）。