为了减少我们的碳足迹，制造商必须寻找新的想法和材料来实现世界各国政府设定的实现净零的崇高目标。 Tom Lane 采访了 Andrew Pollard 博士，他正在领导石墨烯应用的研究，这种材料可能会产生真正的影响。石墨烯有可能通过其各种应用对减少碳排放产生巨大影响。那么，这种材料是什么？从本质上讲，石墨烯是一种二维碳晶体，具有许多独特或超越其他材料的非凡特性和特性。石墨烯真正与众不同，并赋予其成为颠覆性技术的潜力的是，它坚固、灵活、透明并且是热和电的优良导体。NPL 的国家石墨烯计量中心一直通过研究相关特性来支持石墨烯的开发n 和测量科学（metrology）。石墨烯是碳的同素异形体，由排列在二维蜂窝晶格中的单层原子组成。这是这种革命性材料成功和高效商业化的关键推动因素，并将推动石墨烯生产和采用的工业化。国家物理实验室 (NPL) 首席研究科学家 Andrew Pollard 博士解释说：“石墨烯确实是一种令人兴奋的材料，我们被视为英国的世界领导者。我们在这里、学术界、公司和工业界看到了一些令人惊叹的工作。我们真正关注的是石墨烯的测量和测量的标准化。”
在工业中的应用
在任何技术的研究阶段之后，真正的测试是它在工业中的应用以及它如何可以帮助解决问题。石墨烯是一种多功能垫串行并在许多不同领域有多种用途。Andrew 详述了石墨烯如何发挥作用的一些例子：“制造方面的一个很好的例子是研究发动机的噪音消除。从本质上讲，您在发动机周围放置了这种泡沫来消除噪音，通过向这种泡沫中添加含有石墨烯的粉末表明它更耐用、更坚固，并且实际上进一步降低了噪音。 NPL 首席研究科学家安德鲁·波拉德 (Andrew Pollard) 博士“您的热性能和基本耐用性提高了大约 20%，因此它持续时间更长，使用的材料更少，并且做得更好。”汽车行业正在这并不是石墨烯发挥作用的唯一例子。随着智能手机的功能越来越强大，手机厂商开始将石墨烯作为一种重要的材料，具有多种用途在手机中。近年来，许多公司将石墨烯应用于手机的不同部件，从电池、耳机甚至手机内部的芯片。 “我们现在有使用石墨烯的智能手机，但使用方式截然不同，”安德鲁说。“在机械方面，我们看到它现在适用于热管理。我们知道手机的功能越来越强大，这些过程产生的热量也越来越多。现在您会看到一些智能手机在某种粉末中含有石墨烯，制成薄膜，用于传播热管理。”构建未来
石墨烯最令人兴奋的使用案例之一是在建筑行业，它被应用于混凝土。在混凝土中添加低含量（0.001%）的石墨烯可使施工所需用量减少20%，意义重大有效地减少了工业的碳足迹。它最近被用于曼彻斯特的一座新建筑，其中石墨烯基混凝土被应用于新建筑的地板。安德鲁解释了为什么这会对减少二氧化碳排放产生巨大影响。 “将石墨烯添加到混凝土中实际上是一件非常简单的事情。混凝土是世界上最丰富的人造材料，因为我们生产了这么多。“它也是一个巨大的二氧化碳生产国。大约 8% 的二氧化碳排放量与混凝土行业有关。他们表明，通过添加非常小比例的石墨烯来混凝土——我们谈论的是百分之一或百分之一——混凝土中含有石墨烯的粉末可以改善性能，特别是机械性能，例如20%。“他们说他们使用了 30%，更少的材料并且不需要钢筋。所以，你可以想象这是一个相当大的变化。如果让它更耐用，而且您不必尽可能多地更换它或减少使用它，这显然也会对二氧化碳的产生产生重大影响。”标准化
石墨烯有不同等级可供选择市场，但行业迫切需要的是标准化。全世界有数百家生产石墨烯的公司，每家公司都有几种不同的等级。 NPL 和 Andrew 正在尝试做的是查看所有这些。如果它有这么多不同的变体，那么将其以任何类型的规模推向市场都不是一种具有成本效益的方法。需要有一个点，让企业可以确定他们需要的特定等级的石墨烯，并将其应用于最适合的功能。安德鲁解释说：“我们能做到这一点的唯一方法是标准化我们的外观首先是术语。所以，现在有一个术语标准——例如，它可能是石墨烯，或者石墨烯氧化烯，或还原氧化石墨烯，或者可能是纳米石墨——使用正确的术语非常重要。“我们最近迈出的一大步是我们有了第一个石墨烯测量标准。这意味着现在您可以通过一种方式来验证您拥有的材料，并说它是根据标准进行测量的。然后公司就可以信任它。“然后他们可以做出一两个正确的决定来改进研发过程和产品开发，因为你正在消除市场上的担忧或混乱——这是一个非常大的问题。这个问题还没有完全解决，但这些标准确实很有帮助。”NPL 正在领导这些标准的制定，并与行业合作伙伴密切合作，以克服这些挑战并消除市场混乱。从与 Andrew 和 NPL 团队的谈话中可以清楚地看出，石墨烯具有巨大的潜力，可以通过其多功能性彻底改变许多不同的行业将石墨烯应用于：
混凝土——在混凝土中添加低含量 (0.001%) 的石墨烯可以将建筑所需的量减少 20%，显着减少工业的碳足迹。汽车轮胎——石墨烯可以添加到汽车轮胎中以提高其可回收性。全世界每天有 1000 条汽车轮胎被烧毁，但通过添加石墨烯和新鲜聚合物，这些旧轮胎可以重新利用。运输——石墨烯复合材料重量轻、强度高，是低碳交通的理想解决方案。了解更多信息 www.npl.co.uk 通过在今年的数字制造周预订您的位置来加入对话阅读来自 The Manufacturer 图片由 NPL 提供的更多文章
