新设施标志着一场重大转变，科学家们曾在研究中发现，石墨烯可以增强混凝土的强度，并且可以替代沙子的使用。这将对全球最大的产业之一产生重大影响。
与使用传统沙子作为混凝土骨料的混凝土相比，使用石墨烯骨料的混凝土更加轻便，重量减轻了25%，但强度仍然相当。这是石墨烯在混凝土制作中的一项突破。
混凝土由沙子、砾石、水泥和水等骨料组成，对于城市发展起着至关重要的作用。预计到2050年，将有近70%的人口居住在城市地区，这导致对沙子和混凝土的需求不断增加。过去20年来，沙子的需求已经增加了两倍，每年约消耗500亿吨，给生态系统带来严重挑战。
然而，水泥的生产是混凝土不可或缺的组成部分之一，占据全球二氧化碳排放量的8%。此外，不受控的沙矿开采对河流和海岸生态系统有害。根据联合国的一份报告，这种不断增长的需求可能很快导致”沙子危机”的到来。
为了解决这些问题，来自莱斯大学的研究团队应用了一种独特的闪光焦耳加热技术将冶金焦转化为石墨烯，这使得石墨烯有望取代混凝土制作中的沙子。
将冶金焦转化为石墨烯的初始实验得到了与沙子大小相似的材料。我们决定探索使用从焦炭中提取的石墨烯作为混凝土中沙子的完全替代品的可能性，并且结果显示，这样做是可行的。
－保罗·阿德文奇拉（Paul Advincula），莱斯大学研究生和该研究的主要作者
与传统混凝土和新型石墨烯强化混凝土之间的对比测试也显示出了有希望的结果，石墨烯强化混凝土的强度和耐久性与标准混凝土相匹配甚至超过。
这种技术比之前的方法可以更快速、大规模地生产石墨烯。
－保罗·阿德文奇拉（Paul Advincula），莱斯大学研究生和该研究的主要作者
莱斯大学的研究团队之前已经在多个项目中应用了闪光焦耳加热方法，包括合成混合碳材料和环境修复行动。这项开创性的发明为混凝土产业降低生态足迹、减少对天然沙子的依赖铺平了道路，促进了更可持续的建筑实践。
然而，图尔教授指出，大规模使用石墨烯在混凝土中的经济可行性需要时间，原因是当前石墨烯的价格较高。尽管如此，他强调了寻找可持续替代品的重要性。
萨蒂什·纳加拉贾伊亚（Satish Nagarajaiah）也是该研究的关键参与者，他是莱斯大学环境和机械工程系的教授，他强调了在混凝土中寻找替代品的紧迫性，考虑到沙子在其中的重要性和即将到来的沙子危机。他认为，冶金焦不仅可以改善混凝土的质量，还可以实现可观的经济节省。
常见问题（FAQ）基于文章中提到的主要话题和信息：
1. 石墨烯是什么？
答：石墨烯是由碳原子排列成棋盘状的一维碳结构。
2. 混凝土的主要组成部分是什么？
答：混凝土的主要组成部分包括沙子、砾石、水泥和水。
3. 沙矿开采带来哪些问题？
答：沙矿开采导致资源枯竭、河流和海岸生态系统退化以及二氧化碳排放增加等严重生态问题。
4. 沙子和混凝土的需求是多少？
答：预计沙子的需求在过去20年内翻了一番，每年消耗约500亿吨。这一需求增长主要由人口增长和城市基础设施建设推动。
5. 石墨烯如何取代混凝土中的沙子？
答：莱斯大学的研究人员发现从冶金焦中提取的石墨烯可以替代混凝土中的沙子。研究表明，使用石墨烯骨料的混凝土比传统混凝土轻25%，但强度相当。
6. 使用石墨烯在混凝土中的好处是什么？
答：使用石墨烯的混凝土具有良好的性能，强度和耐用性与标准混凝土相匹配甚至超过。此外，从冶金焦中生产石墨烯可以减少二氧化碳排放和对天然沙子的依赖。
7. 水泥在混凝土生产中扮演什么角色？
答：水泥是混凝土的重要组成部分，水泥生产占据全球二氧化碳排放量的8%。
8. 在建筑行业中使用石墨烯的前景如何？
答：将石墨烯应用于建筑行业的经济效益可能需要时间，原因是当前石墨烯的价格较高。然而，寻找可持续替代品的探索是至关重要的。在混凝土中使用石墨烯可以减少生态足迹并实现经济节省。
9. 这种独特的石墨烯生产技术如何影响建筑行业？
答：从冶金焦中生产石墨烯的独特技术有望通过减少对天然沙子的依赖和减少环境影响来推动更环保的建筑实践。
10. 在建筑行业中使用石墨烯的下一步和前景是什么？
答：进一步的研究和将石墨烯应用于建筑行业的实际推广对于塑造可持续和环保未来非常重要。专业人士和行业专家之间的合作是这一过程中的关键。
相关网站链接：
– 莱斯大学
– 联合国
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