微波炉“叮”一下，众人唾弃的“落后”能源就成了重要的航空材料

在气候变化议题盛行的当下，传统的化石能源已经变成了近乎“过街老鼠”一般的存在。尤其是煤炭，不仅会排放温室气体，在开采、运输和使用时还会直接释放出粉尘之类的许多污染物。

不过，怀俄明州大学研究团队最近使用一种简单的方式，让这种“落后”的能源物质一下子变成了纳米石墨，而在过程中，他们只用到了铜箔、玻璃容器和家用微波炉。

在《纳米结构与纳米物体》杂志上的论文中，研究人员报告说，这种“金属辅助微波一步法”是一种简单和相对便宜的煤转化新技术。

虽然先前的研究表明，微波可以用来降低煤的含水量，去除硫和其他矿物质，但大多数这类方法都需要对煤进行特定的化学预处理。而在这次实验中，研究人员只是简单地将原煤磨成了粉。

之后，他们将粉末放在铜箔上，用氩和氢的混合气体密封在玻璃容器中，放入微波炉。这种传统的微波炉既方便，也能提供足够的辐射水平。

众所周知，金属放进微波炉会爆炸，这就是实验需要的。在实验中，切割成叉形的铜箔在微波辐射下产生火花，在几秒钟内产生了超过980℃的极高温。

高温时煤粉转化为多晶石墨必须的，铜箔和氢气也参与反应。

通过多次实验，研究人员发现，最佳的持续时间为15分钟。

研究人员说，这种煤转化的新方法可以在更大的范围内进行提炼和实施，以获得更高质量和数量的纳米石墨材料。

纳米石墨用途非常广泛，如润滑油行业、防腐涂料行业、化工行业，钢铁润滑、航天航空等领域。

在润滑油中添加适量的纳米石墨粉，可以在高温摩擦下形成一种石墨润滑膜，大大减小摩擦系数，用在机械行业可以保护设备，降低维修费用，用在汽车行业，可以减少燃料油的使用，还能使燃料油充分燃烧，达到环保的目的。

纳米石墨和当前火热的石墨烯不同。石墨烯是片状的，优质的石墨烯仅有1nm的厚度(单层大约0.34nm左右)。

纳米石墨不是片状的，形状不固定，通常以粒径衡量。纳米石墨的量级在几个到几十个nm，只要有一维在100nm以内即可。

还有一种叫做“纳米石墨烯”的物质，这是尺寸为纳米级的尺寸的石墨烯的总称。

具有量子线形状的石墨烯纳米带(也称为石墨烯纳米带)也是纳米石墨烯的成员。由于体系的尺寸位于体积限制中的石墨烯片或芳族分子的中间，因此预期存在强的尺寸效应和边缘形状效应。

另外，严格地将其中诸如石墨的纳米石墨烯层合的材料称为纳米石墨。然而，由于层间距离实际上大于石墨的层间距离并且层化作用减弱，因此常常几乎同义地处理纳米石墨和纳米石墨烯。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：

[1]https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-01/uow-rtc010621.php

[2]https://dx.doi.org/10.1016/j.nanoso.2020.100660