闪蒸
-
21亿吨固废“烧”不完?闪蒸焦耳热毫秒级3000K,把垃圾变成石墨烯,能耗砍掉98%
河北工业大学廉菲、中国矿业大学朱荣涛团队最近在《Renewable and Sustainable Energy Reviews》上发表了一篇综述,把一种叫闪蒸焦耳热(FJH) 的技术从头到尾讲透了。这技术发源于莱斯大学James Tour课题组,这几年从实验室冲到了产业化前沿:秒级回收电子垃圾中的稀土(收率90%)、公斤级连续产石墨烯(0.5 kg/h)、废旧锂电池无酸回收,一个比一个硬核。
-
壳聚糖材料0420 | 武汉大学/华中科技大学Mater. Horiz. | “一石二鸟,废变石墨烯”:甲壳素海绵高效清除微塑料与染料并实现闭环升级
该材料通过静电与氢键作用将活性炭粉末均匀固载于甲壳素纳米纤维网络,形成大孔整体结构,可直接从水中取出,避免二次污染。更关键的是,废弃海绵可通过闪蒸焦耳热(FJH)转化为高品质石墨烯,实现从“吸附-丢弃”到闭环资源化的跨越。生命周期评估(LCA)证实其碳足迹较传统颗粒活性炭降低59%以上。这项研究为可持续、高性能、双靶点水处理吸附平台提供了可规模化的新路径。
-
【用户成果】贵州师大&昆理工:焦耳闪蒸秒级制备FeCoNi@石墨烯核壳材料,薄层吸收达−56.1 dB
该研究提出了一种基于焦耳快速加热的秒级高温原位合成策略,在接近2000°C的极端条件下,实现了还原氧化石墨烯(rGO)包覆FeCoNi三元合金核壳结构的高效制备。复合材料具有连续的导电网络和紧密的磁-介电界面,介电损耗与磁损耗的协同作用显著改善了阻抗匹配,在仅1.5 mm的匹配厚度下实现了-56.1 dB的最小反射损耗和4.4 GHz的宽带吸收带宽,为高性能电磁波吸收材料的设计提供了新思路。
-
浙江大学Environmental Research:闪蒸焦耳热毫秒级将炭黑转化为石墨烯,低碳水泥强度提升161%
本研究采用闪蒸焦耳热(FJH)技术,在毫秒级时间内将廉价炭黑转化为高质量闪蒸石墨烯(FG),并将其用于增强粉煤灰(PFA)基低碳水泥复合材料。该技术利用高电压电容放电产生毫秒级脉冲电流,在样品内部形成极端热瞬态(峰值温度>3000 °C,加热/冷却速率分别达3.37×10⁴ °C/s和4.45×10³ °C/s),驱动碳原子键的快速断裂与重排,同时挥发非碳元素,从而在毫秒内将廉价炭黑转化为高质量闪蒸石墨烯(FG)。
-
花生壳“变废为宝”用于制备石墨烯
新方法分两步利用花生壳粉末制造石墨烯。第一步先加热至500摄氏度,持续5分钟,以便去除杂质生成富含碳的材料;然后对碳材料进行闪蒸焦耳加热,即通过瞬时电流在几毫秒内将材料加热至3000摄氏度,这种巨大的热能瞬间将碳原子重新排列成单层石墨烯。研究人员表示,第一步的预处理至关重要,可去除杂质、提供最佳的富碳材料,以确保最终石墨烯制品的缺陷最小化。
-
郑州大学赵楠教授团队JAAP:闪蒸焦耳热法制备石墨烯结构生物炭:面向多类型土壤的多功能协同改良剂
本研究提出了一种基于闪蒸焦耳热技术制备石墨烯结构生物炭(GSB)的新策略,并系统阐明了其作为多功能土壤改良剂的协同增效机制。该策略利用木质素生物质为原料,通过毫秒级高温热冲击实现碳原子从sp³到sp²的快速重构,构建出具有高比表面积、丰富孔隙及优异导电性的类石墨烯三维网络结构。
-
“晋创谷·太原”:助力科创型企业成长壮大
太原赛因新材料科技有限公司在全球率先实现快速焦耳热法规模化生产石墨烯,产品获国内外市场广泛认可。
-
毫秒级闪蒸焦耳热制备Mn/N双位点石墨烯催化剂,30分钟完全降解双酚A
将碳化咖啡渣与乙酰丙酮锰(C₁₅H₂₁MnO₆)和三聚氰胺(C₃H₆N₆)按质量比10:7:7干磨混合,装入石英管中,施加脉冲电压(110-170 V,脉冲持续时间0.6 s),利用样品自身电阻产生焦耳热,瞬时温度超过2400 K,升温/淬火速率达1500 K/s,一步完成石墨烯化、Mn氧化物形成和N掺杂。
-
压缩辅助快速焦耳热法制备Si@rGO复合材料,500次循环后容量保持率达75.9%
该研究提出了一种压缩辅助快速焦耳热法,通过调控粉末床压缩比例(0%、5%、10%)来优化硅/石墨烯界面处的碳化硅(SiC)锚定点形成。5%压缩比例的样品表现出最优的电化学性能:初始库伦效率85.75%,1C倍率下初始容量1055.94 mAh/g,循环500次后容量保持率达75.9%。SiC锚定点有效抑制了硅/石墨烯相分离,显著提升了硅基负极的循环稳定性。
-
湖南医科大学AEM:闪蒸焦耳加热合成多功能石墨烯涂层用于高效太阳能蒸发器
本研究利用闪蒸焦耳加热技术合成的涡层结构闪蒸石墨烯,制备多功能纳米多孔涂层,并将其与亲水性三聚氰胺泡沫复合,构建具有Janus结构的太阳能蒸发器。
-
亚利桑那州立大学Polymer:压缩调控闪蒸焦耳热将塑料废料转化为石墨烯
本研究系统探究了前驱体压缩扭矩对闪蒸焦耳热转化聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料废料制备石墨烯的产率和质量影响规律。研究团队将PET废料与10 wt%炭黑混合,在0.7至7.1 N·m五个扭矩水平下压缩后施加交流电闪蒸处理约8秒,通过产率计算和180组拉曼光谱的统计分析揭示压缩调控机制。核心发现表明,1.5 N·m中等压缩扭矩获得最高产率(31.7 wt%),而1.5-2.9 N·m范围在降低面内缺陷、促进涡轮层堆叠和减少石墨烯层数方面表现最优,为塑料废料高值化利用提供了关键工艺参数。
-
北京石墨烯研究院&北京大学&清华大学Nature子刊:脉冲焦耳热诱导渗碳策略实现微米厚高结晶度石墨薄膜的秒级合成
本研究提出了一种“脉冲焦耳热诱导渗碳”(PJHIC)的非平衡合成策略。该策略利用快速电热冲击(>1300°C,>300°C/s加热速率)在金属基底(镍、钴)中创造瞬态非平衡状态,极大地加速了碳原子的体扩散与析出过程。研究发现,利用快速降温驱动的碳强制析出过程,可实现高达4.5 μm/s的瞬时碳输运速率,从而在61秒内实现了厚度达730 nm的石墨薄膜的垂直生长,速率较传统方法提升了一个数量级。
-
澳大利亚研究人员将花生壳转化为用于电池和电子产品的石墨烯
研究指出,该两步法首先将花生壳加热至约500摄氏度形成富碳炭化物,随后施加约3000摄氏度的毫秒级闪蒸焦耳加热,无需化学品或化石燃料添加剂即可重排碳原子形成单层石墨烯。研究人员计算表明,采用该方法生产1公斤石墨烯仅需1.3美元能源成本,同时将排放量和生产时间缩短至约10分钟。
-
中国石油大学(华东)Nano Energy:3000 K秒级焦耳加热制备高硫掺杂石墨烯阴极,实现钠-氯电池3000 mAh g⁻¹超高容量
本研究提出了一种基于氮诱导策略的高浓度硫掺杂石墨烯阴极材料,采用闪蒸焦耳热冲击法(FJH),利用瞬时高温脉冲(~3000 K,持续约1秒)快速热解氧化石墨烯与尿素/噻吩复合物,在石墨烯中同时引入氮和硫异质原子。 该方法能有效实现原子的瞬间掺杂并修复因硫原子引起的晶格畸变。
-
综述| 闪蒸焦耳加热(FJH):引领可持续材料制造的变革性技术
该综述系统阐述了闪蒸焦耳加热技术这一通过超高功率电脉冲实现材料瞬时极端加热的新方法。文章指出,该技术能将各类碳基废弃物高效转化为石墨烯等先进材料,并广泛应用于金属回收、电池再生、环境修复及清洁能源生产等多个前沿领域。尽管在反应机理研究与规模化工艺方面仍存在挑战,但该技术凭借其高效、低碳、快速的特性,已成为推动材料制造向可持续与智能化转型的关键平台之一。