新南威尔士大学的研究人员开发了一种利用废弃花生壳制造高质量石墨烯的新方法。这一工艺有望降低石墨烯的生产成本,并促进农业废弃物的高价值转化。

该团队的负责人关耀华教授表示:“石墨烯是已知最薄、最强、导电性最佳的材料之一。它由单层碳原子排列成六边形晶格,强度远超钢铁,导电导热性能优于铜,且几乎完全透明。”这些特性使石墨烯在电池、太阳能电池板等领域具有广泛应用,但其大规模生产通常依赖化学品和能源密集型方法,成本较高。
关教授指出:“全球每年产出约5500万吨花生作物,大部分壳废弃物被丢弃或用于低价值用途。我们的研究证明,花生壳可以转化为高质量石墨烯,能耗远低于现有方法,且无需化学品,具有环境效益。”石墨烯可用于制造更轻、更强、导电性更好的材料,应用于电子产品、储能设备、医疗设备和可穿戴技术等领域。
研究的关键在于花生壳富含木质素,这是一种含碳量高的天然聚合物。团队将壳研磨后,先加热至约500°C五分钟去除杂质,转化为富碳炭材料;再通过闪蒸焦耳加热,在几毫秒内将温度升至约3000°C,使碳原子重排形成单层石墨烯。传统方法常使用化石燃料制成的炭黑,而新工艺仅用花生壳衍生炭,更环保且简化流程,整个过程约10分钟,能耗显著降低。
目前,新工艺生产的石墨烯数量有限,但研究人员预计三到四年内可实现商业化。关教授补充:“木质素存在于多种植物中,我们计划测试咖啡渣、香蕉皮等其他有机废弃物。这项工作展示了能源效率、石墨烯质量和经济可行性的平衡,突显了生物质大规模转化为石墨烯的潜力。”









