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    石墨烯有望代替13種稀有金屬?

    石墨烯有望代替13種稀有金屬?

    【摘要】:
    雖然稀有金屬存在于我們周圍的各種日常用品中,但是稀有金屬元素提取復雜,難以回收而且非常稀有,所以很容易演變成“沖突型礦石”,引起各國之間的沖突和壓榨。查爾姆斯理工大學的最新研究表明,在技術上層面上,能夠做到用碳納米材料來代替許多金屬材料,如石墨烯?! ∥覀冎車碾娔X、手機、幾乎所有的電子設備以及許多塑料制品中都可以發現含有稀有金屬。社會高度依賴稀有金屬,但是這種依賴有很多缺點?! ∠∮薪饘?,如錫、

      雖然稀有金屬存在于我們周圍的各種日常用品中,但是稀有金屬元素提取復雜,難以回收而且非常稀有,所以很容易演變成“沖突型礦石”,引起各國之間的沖突和壓榨。查爾姆斯理工大學的最新研究表明,在技術上層面上,能夠做到用碳納米材料來代替許多金屬材料,如石墨烯。

      我們周圍的電腦、手機、幾乎所有的電子設備以及許多塑料制品中都可以發現含有稀有金屬。社會高度依賴稀有金屬,但是這種依賴有很多缺點。

      稀有金屬,如錫、銀、鎢和銦都是稀少的并且由于提取的可行性很小,所以難以提取,這使得稀有金屬受到很高的關注。此外這些稀有金屬也引發了很多的沖突,例如在剛果民主共和國,稀有金屬成為武裝沖突的資金來源。

      此外,由于電子產品這一類的器件中稀有金屬含量通常很少,因此很難得到回收利用。

      查爾默斯技術大學環境系統分析中心的研究人員RickardArvidsson和Bj?rnSandén已經找到了一種解決方案:用碳納米材料來替換稀有金屬。這些材料中最著名的就是石墨烯,因為它和稀有金屬一樣具有良好的導電性。

      “現在技術的發展使我們能夠更好地利用碳元素?!盨andén說,“如今有許多新的碳納米材料具有類似于金屬的性能,這是一個非常有前景的領域,從現在開始投資稀有金屬的回收和替代也是非常重要的?!?/p>

      查爾姆斯理工大學的研究人員研究了14種不同金屬的主要應用,并通過查閱專利和科技文獻來研究碳納米材料作為替代品的可能性。這個研究結果為該領域的研究和技術發展提供了非常重要的參考價值。

      根據Arvidsson和Sandén的概述表明,從使用稀有金屬到使用碳納米材料的轉變正在進行。

      “在碳納米材料最常見的應用中,用碳納米材料可以代替14種金屬中的13種。技術發展處于不同的階段,不同的金屬有不同的應用。例如銦和鎵,研究結果表明在某些情況下這兩種金屬是非常有前途的?!盇rvidsson說。

      “這給我們帶來了希望?!盨andén說,“在資源限制、循環經濟和社會材料處理的辯論中,人們一直關注回收和再利用。替代正在悄然發生,但是人們對于這方面的關注程度并不高,隨著資源問題變得更加緊迫,我們現在有更多的工具可供使用?!?/p>

      這項研究結果最近發表在了《清潔生產》雜志上。Arvidsson和Sandén強調減少稀有金屬的使用有這很大的好處,并且他們希望能夠在這個領域進行更多的研究和開發。

      “想象一下如果能夠用碳材料替代稀有金屬?!盨andén說?!澳敲磸纳镔|中提取的碳元素將創造一個新的自然循環?!?/p>

      “由于碳元素是一種常見并且易得的原料,所以它也有可能減少這些由稀有金屬引發的沖突和地域政治問題,”Arvidsson說。

      同時,他們指出,如果用其他材料替換了稀有金屬,人們仍然還需要進行更多的研究來解決未來可能出現的新問題。

      “碳納米材料只是目前為止一個相對較新的發現,從生命周期的角度來看,目前了解到的知識對這些材料環境影響程度的認識還是有限的,但似乎對環境的潛在影響很小?!盇rvidsson說。

      碳納米材料全部或大部分由碳元素組成,具有良好的導電性。幾種稀有金屬具有相似的性質,例如,電纜、薄屏幕、阻燃劑、防腐容器及電容器中的稀有金屬。

      RickardArvidsson和Bj?rnSandén在查爾姆斯理工大學調查是否能利用納米碳材料石墨烯、富勒烯、碳納米管在其主要應用領域夠來取代14種稀有金屬。他們發現了潛在的技術解決方案,利用碳納米材料代替金屬,當然除了珠寶中的黃金,最有可能替代的金屬是銦、鎵、鈹和銀。

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