Vật liệu graphene chế tạo từ nhựa giúp giảm chi phí sản xuất và ô nhiễm môi trường, ứng dụng trong nghiên cứu, xây dựng.
Với mục đích giảm thiểu rác thải nhựa, nhóm nghiên cứu Đại học Rice University (Mỹ) tìm ra phương pháp biến rác thải nhựa thành vật liệu graphene chất lượng cao. Nhóm nghiên cứu áp dụng kỹ thuật gia nhiệt Joule, bao gồm quá trình đưa dòng điện lớn chạy qua các vật liệu nhựa. Trong điều kiện thích hợp, nhiệt độ cao này có thể gây ra các biến đổi hóa học và tạo thành vật liệu mới khác.
Những mảnh nhựa trong quá trình tạp graphene. (Ảnh: Massive Science).
Để tạo ra vật liệu graphene, rác thải nhựa được cắt thành những mảnh đủ nhỏ. Thông thường nhựa có tính điện trở, nghĩa là không thể dẫn điện. Tuy nhiên, việc cắt thành mảnh nhỏ khoảng 50 micromet có thể tăng khả năng dẫn điện của nhựa.
Nhóm nghiên cứu đưa dòng điện cực cao được vào nhựa để làm nóng nhanh và biến đổi chất dẻo về mặt hóa học. Vật liệu graphene chất lượng cao được tạo ra bằng cách sử dụng kết hợp dòng điện xoay chiều và một chiều. Đầu tiên, một dòng điện xoay chiều được đưa vào chất dẻo trong 8 giây. Dòng điện xoay chiều cho phép nhựa đạt đến nhiệt độ ban đầu đủ cao để tạo thành graphene và tạo điều kiện làm mát nhanh các xung điện .
Tuy nhiên, dòng điện xoay chiều này mới chỉ tạo ra graphene có độ tinh khiết thấp.Tại thời điểm này, dòng điện một chiều được áp dụng trong 500 mili giây. Dòng điện một chiều đạt đến nhiệt độ cao hơn dòng điện xoay chiều. Vật liệu dần được biến đổi và có tính chất giống graphene.
Graphene bền hơn thép 200 lần, là một dạng đơn lớp của graphite, một khoáng chất có nguồn gốc carbon tự nhiên. Thông thường, graphite được khai thác, sau đó được xử lý cơ học để tách thành graphene. Tuy nhiên quá trình này cần mức chi phí lớn và có thể gây ảnh hưởng môi trường.
Việc trực tiếp tạo ra graphene từ chất thải nhựa có thể giảm chi phí sản xuất và dễ dàng ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu, xây dựng, có thể kết hợp với bê tông, cao su hoặc nhựa đường để cải thiện độ bền và hiệu suất. Ngoài ra, graphene tạo ra từ nhựa có thể giảm ô nhiễm thay vì graphene được khai thác từ than chì. Nhóm nghiên cứu cho biết, khả năng phân hủy sinh học của loại graphene mới này đang trong quá trình nghiên cứu. Graphene mới có thể phân hủy trong vòng vài tháng, nhanh hơn nhiều so với các loại nhựa thông thường khác.