大麻衍生的石墨烯：可持续材料的未来？

大麻衍生石墨烯的创新生产展示了该植物超越传统用途的潜力，标志着向可持续制造的转变。

大麻是一种用途广泛的植物，以其环保效益而闻名，在各行各业的应用日益广泛，展现出超越传统材料的巨大潜力。其碳封存、土壤修复和快速生长周期的特性，使其成为从建筑到可再生能源等各个领域的可持续替代品。

大麻混凝土市场尤其引人注目，去年其市值接近26亿美元，预计5年至2025年期间将保持2030%的年增长率。这种材料因其生态优势而广受欢迎，但大麻的新应用也层出不穷，包括生物塑料和生物燃料领域的发展。历史上，亨利·福特等人物就曾制造过一辆部分由大麻塑料制成、以大麻燃料为动力的汽车，展现了大麻的潜力。

在这一不断发展的领域中，创新性地生产大麻衍生的石墨烯应运而生。自2000世纪初以来，石墨烯就被誉为一种具有卓越性能的革命性材料：它比纸张薄一百万倍，强度是钢铁的20倍，是迄今为止已知的导电性最强的材料。尽管石墨烯潜力巨大，但其大规模生产面临的挑战阻碍了其广泛应用，因为大规模生产通常需要剥离开采的石墨或采用复杂的化学气相沉积工艺。

大麻衍生石墨烯为传统生产方法提供了一种颇具前景的替代方案。通过利用工业大麻的韧皮和内皮纤维（通常被视为废料），制造商可以通过化学和热处理工艺制造出一种经济高效的材料。所得结构不如同类材料那么纯净，但其超高的表面积可能对特定应用有益。值得注意的是，生产大麻衍生石墨烯的成本比传统石墨烯低约1,000倍，预计大麻基石墨烯的成本为每吨500至1,000美元，而传统品种的成本则高达每克数千美元。

总部位于加州的Premier Graphene公司正处于这一新兴行业的前沿。该公司与HGI工业技术公司合作，生产工业大麻衍生的绿色石墨烯。Premier Graphene总裁Pedro Mendez重点介绍了该公司与墨西哥Santa Rosa Green Seeds公司的合作，该公司每年可实现三至四个工业大麻生长周期。

门德斯在大麻行业拥有三十年经验，他意识到工业大麻的颠覆性潜力，于是从娱乐大麻领域转型到工业大麻。“我们最初是从大麻混凝土（Hempcrete）开始的，用来制作小砖块。当时，我在南加州的一个研究中心工作，一切就是在那里开始成形的。”他在一次采访中说道。随后，该公司将重点转向生物塑料，并最终转向石墨烯，最终生产出了一个可供各行各业使用的产品原型，包括军事承包商和建筑公司。

在评估石墨烯未来的影响时，门德斯指出，人们对石墨烯电池的兴趣日益浓厚，因为与锂电池技术相比，石墨烯电池的效率有望显著提升。“这将成为美国乃至全球真正重要的战略材料，”他补充道，并指出原材料市场的动态正在发生变化。

储能仍然是大麻石墨烯的主要应用领域。新兴研究表明，基于大麻的超级电容器电极的能量密度可比目前商用产品高出两到三倍。此外，这些超级电容器可以在很宽的温度范围内有效运行，且性能不会有任何损失。

大麻衍生石墨烯的可持续性是另一个关键因素。正如门德斯所解释的那样：“它价格实惠，可再生，而且每三到五个月就能收获一次。” Premier Graphene 正在进行的研究包括探索大麻废料的再利用方法，而这些废料最初在处理方面带来了物流方面的挑战。该公司目前正在寻求投资以提升产能，目标是实现每天高达一吨的可持续产量。

因此，将大麻融入现代科技进步，尤其是通过大麻衍生石墨烯的创新应用，标志着向更可持续的生产实践的重大转变。随着像Premier Graphene这样的公司寻求在多个行业中充分发挥这种多用途植物的潜力，该行业已蓄势待发。