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石墨烯有望代替13種稀有金屬？

2017-09-27 10:05:42 作者：本網(wǎng)整理來源：中國粉體網(wǎng) 分享至：

[導(dǎo)讀] 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(fù)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(xué)的最新研究表明，在技術(shù)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(jī)、幾乎所有的電子設(shè)備以及許多塑料制品中都可以發(fā)現(xiàn)含有稀有金屬。社會(huì)高度依賴稀有金屬，但是這種依賴有很多缺點(diǎn)。

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(guān)注。此外這些稀有金屬也引發(fā)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(chǎn)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(shù)大學(xué)環(huán)境系統(tǒng)分析中心的研究人員RickardArvidsson和Bj?rnSandén已經(jīng)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?yàn)樗拖∮薪饘僖粯泳哂辛己玫膶?dǎo)電性。

“現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展使我們能夠更好地利用碳元素。”Sandén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(gè)非常有前景的領(lǐng)域，從現(xiàn)在開始投資稀有金屬的回收和替代也是非常重要的。”

查爾姆斯理工大學(xué)的研究人員研究了14種不同金屬的主要應(yīng)用，并通過查閱專利和科技文獻(xiàn)來研究碳納米材料作為替代品的可能性。這個(gè)研究結(jié)果為該領(lǐng)域的研究和技術(shù)發(fā)展提供了非常重要的參考價(jià)值。

根據(jù)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(zhuǎn)變正在進(jìn)行。

“在碳納米材料最常見的應(yīng)用中，用碳納米材料可以代替14種金屬中的13種。技術(shù)發(fā)展處于不同的階段，不同的金屬有不同的應(yīng)用。例如銦和鎵，研究結(jié)果表明在某些情況下這兩種金屬是非常有前途的。”Arvidsson說。

“這給我們帶來了希望。”Sandén說，“在資源限制、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)材料處理的辯論中，人們一直關(guān)注回收和再利用。替代正在悄然發(fā)生，但是人們對(duì)于這方面的關(guān)注程度并不高，隨著資源問題變得更加緊迫，我們現(xiàn)在有更多的工具可供使用。”

這項(xiàng)研究結(jié)果最近發(fā)表在了《清潔生產(chǎn)》雜志上。Arvidsson和Sandén強(qiáng)調(diào)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(gè)領(lǐng)域進(jìn)行更多的研究和開發(fā)。

“想象一下如果能夠用碳材料替代稀有金屬。”Sandén說。“那么從生物質(zhì)中提取的碳元素將創(chuàng)造一個(gè)新的自然循環(huán)。”

“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(fā)的沖突和地域政治問題，”Arvidsson說。

同時(shí)，他們指出，如果用其他材料替換了稀有金屬，人們?nèi)匀贿€需要進(jìn)行更多的研究來解決未來可能出現(xiàn)的新問題。

“碳納米材料只是目前為止一個(gè)相對(duì)較新的發(fā)現(xiàn)，從生命周期的角度來看，目前了解到的知識(shí)對(duì)這些材料環(huán)境影響程度的認(rèn)識(shí)還是有限的，但似乎對(duì)環(huán)境的潛在影響很小。”Arvidsson說。

碳納米材料全部或大部分由碳元素組成，具有良好的導(dǎo)電性。幾種稀有金屬具有相似的性質(zhì)，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(xué)調(diào)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(yīng)用領(lǐng)域夠來取代14種稀有金屬。他們發(fā)現(xiàn)了潛在的技術(shù)解決方案，利用碳納米材料代替金屬，當(dāng)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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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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