闪蒸

在工业电气化的背景下，FJH 技术以其高效率、高温升温能力和快速反应时间成为一个潜在的解决方案。自2020年首次用于石墨烯合成以来，FJH 技术的应用范围逐渐从实验室级别扩展到废弃物升级利用、资源回收及环境修复领域。其低能耗、高效率的特点，使其成为实现可持续工业生产的关键技术之一。

2024年12月28日，赛因首届焦耳热技术研讨会圆满成功，衷心感谢各位与会嘉宾的支持。

在碳布上紧密的氧化石墨烯薄膜经过单一50毫秒电流脉冲后转变为大孔石墨烯结构，而通过连续的超短（100毫秒）电流脉冲的KOH激活过程中引入了基平面纳米孔。优化后的激活过程不仅在石墨烯基平面上形成了平均直径为6纳米的均匀纳米孔，而且在激活过程中引入了一些额外的伪电容氧化官能团。与常规的热和化学策略相比，这种电激活过程更为直接，所需的热预算非常低，且能直接得到即用的电极。

2018年，马里兰大学胡良兵教授团队报道了一种具有创纪录电导率和迁移率的还原氧化石墨烯（RGO）薄膜。通过在3000 K的高温下利用焦耳加热进行热还原，制得的RGO薄膜电导率达到了6300 Scm^-1，迁移率达到了320 cm^2 V^-1 s^-1。

该论文探讨了利用闪蒸焦耳加热（FJH）方法从废橡胶粉中合成石墨烯，并研究了石墨烯对水泥砂浆性能的影响。研究发现，成功将废橡胶粉转化为缺陷较少的多层石墨烯，并通过拉曼光谱、X射线衍射、热重分析和X射线光电子能谱等手段证明了石墨烯的特性。此外，加入石墨烯的水泥砂浆表现出更好的力学性能，孔隙结构得到优化，孔隙率和平均孔径减小。微观分析表明，石墨烯使得水化产物排列更紧密，孔隙和裂纹减少。原子力显微镜结果显示，石墨烯有效提高了纳米级界面的平均弹性模量。

通过闪蒸焦耳加热从废机油碳黑和柴油颗粒等废弃碳源中制备闪蒸石墨烯，显著增强水泥砂浆的力学性能和耐久性，28天龄期抗压、抗拉和抗弯强度分别提升38%、27%和27%。研究揭示了闪蒸石墨烯与钙硅的强相互作用，为低成本、环保石墨烯在建筑材料中的应用提供了新路径。

近日，太原赛因新材料科技有限公司、山西大学、北京大学联合开发出新型高功率快速焦耳加热法（RJH），为石墨烯的批量生产带来了颠覆性的突破。

首先，通过两步化学还原法对氧化石墨烯进行预处理，增加层间距并建立气体逸出通道，避免快速还原过程中气体释放对薄膜结构的破坏。随后，将预处理的氧化石墨烯薄膜夹在两层石墨板之间，利用焦耳热效应进行快速高温还原，并通过控制加热速率，实现缓慢升温至2500°C，有效避免薄膜破裂。