闪蒸

本研究把废弃生物质转化为兼具电子传导、铁释放和植物生理调节能力的复合材料：先用铁盐负载咖啡渣并预炭化，再以闪蒸焦耳热（flash Joule heating，FJH）完成石墨化与纳米铁原位形成。研究进一步通过115天盆栽试验、根际微生物测序、铁形态测定、根系代谢组和生命周期评价，把材料结构、作用机制、作物效应与环境成本串成一条证据链。

该研究针对传统碳材料热处理”耗时长、能耗高、设备复杂、难放大”的痛点，系统梳理了超快焦耳热技术——利用碳材料自身电阻，在毫秒至秒级内升温至 3000 K 以上——快速合成石墨烯、碳纳米管、硬碳、多孔碳及碳基复合材料的最新进展，并全面盘点其在超级电容器、锂/钠/钾/锌离子电池以及 HER、OER、ORR、CO₂RR 电催化中的性能突破，为碳材料的快速、节能、低碳规模化制造绘制了完整路线图。

研究团队把感应熔炼得到的 MgNi 合金锭切成 0.1 mm 以下的薄片，与分散在异丙醇中的 rGO 经超声混合、干燥后压片重磨，再装入石英管夹在两根钨电极之间。腔体反复用高纯氮吹扫、抽至 0.01 mbar 后，由 60 mF 电容组施加 150 V 脉冲放电 200 ms。rGO 含量设为 10 wt.% 与 30 wt.%，样品记为 MgNi@rGO10 与 MgNi@rGO30。这里 rGO 身兼两职：既是调控电阻的导电介质，又是包覆合金的保护基体。

小麦秸秆切段后，在氮气气氛管式炉中以 5 ℃/min 升温至 700 ℃保温 2 h 制得秸秆炭，研磨过 120 目筛；炭粉装入石英管、两端以石墨塞压实，置于真空腔体中，先以 30–50 V 预处理调节电阻至约 1.5 Ω，再由 90 mF 电容组在 130–150 V 电压、0.2–0.5 s 时间内放电”闪蒸”，瞬间升温至 3000 ℃以上。

为帮助科研人员和工程技术人员更快掌握焦耳热技术，赛因焦耳热技术实训班·第1期将于2026年9月在山西太原举办。本次培训坚持“实操为主，理论和交流为辅”。不以长时间课堂授课为主，而是围绕真实设备、真实样品和真实实验展开。

耗材不仅决定样品如何承载和受热，还会影响升温速度、温度上限、气氛适配、产物收集以及污染风险。面对粉末、片材、块体、颗粒、凝胶或液体等不同样品，应该如何选择？下面一次梳理八类常用耗材的特点与适配装置。

走进集萃皓铂的生产车间，全新投用的连续化闪蒸装备正有序调试运行。随着设备参数锁定，毫秒间的瞬时高温即可完成碳原料到高品质石墨烯的转化。长期以来，传统石墨烯制备多采用氧化还原湿法工艺，污染重、产品缺陷多、生产成本高的痛点，始终制约着高端石墨烯材料的规模化推广。

作为江苏沿海可再生能源技术创新中心及中国矿业大学朱荣涛团队共同建设的“拨投结合”重大项目，集萃皓铂焦耳热闪蒸石墨烯产业化项目近期迎来关键进展。中试车间内，企业新增的自动化石墨烯粉体与导电浆料生产线正紧锣密鼓开展全线试生产调试，这套自主研发的连续化闪蒸装备正式进入量产爬坡阶段，标志着朱荣涛团队深耕多年的核心技术，迈出规模化落地的坚实一步。

从薄膜到粉末，从直接加热到间接传导，从单一加热到多级气体二次转化——每一款反应装置都针对特定的实验场景而生。它们共享焦耳加热的技术内核，又在夹持方式、电极结构、气体通路与温控策略上各有所长。无论您是探索材料合成的极限边界，还是优化催化反应的工艺路径，总有一款装置能与您的需求精准匹配。未来，我们将持续迭代反应装置的设计，让焦耳热技术的每一次释放都更加高效、可控、可信赖。

研究提出电热真空升华干燥方法（electrothermal vacuum sublimation drying, EVSD），将焦耳快速加热与低压相变调控结合，使冻结在石墨烯水凝胶孔道中的冰直接升华，从而绕开液相水引发的结构破坏。实验显示，EVSD 在约 10 Pa 和约 776 K 条件下可将石墨烯气凝胶干燥时间缩短至 8 分钟，相比传统冻干干燥速率提高 417 倍，电能消耗仅为冻干的 0.6%，并保持低于 8% 的体积收缩。更重要的是，高温低压环境还能促进含氧官能团分解和碳-水反应，提升孔结构与高温稳定性；所得气凝胶进一步可作为局域高温电阻加热体，实现超过 3000 K 的热点，用于将中间相炭微球的石墨化过程从数天压缩到 20 秒，并获得接近理论容量的锂离子电池负极性能。