石墨烯有望代替13种稀有金属？
2017-09-27 10:05:42
作者：本网整理 来源：中国粉体网
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[导读] 虽然稀有金属存在于我们周围的各种日常用品中，但是稀有金属元素提取复杂，难以回收而且非常稀有，所以很容易演变成“冲突型矿石”，引起各国之间的冲突和压榨。查尔姆斯理工大学的最新研究表明，在技术上层面上，能够做到用碳纳米材料来代替许多金属材料，如石墨烯。
我们周围的电脑、手机、几乎所有的电子设备以及许多塑料制品中都可以发现含有稀有金属。社会高度依赖稀有金属，但是这种依赖有很多缺点。
稀有金属，如锡、银、钨和铟都是稀少的并且由于提取的可行性很小，所以难以提取，这使得稀有金属受到很高的关注。此外这些稀有金属也引发了很多的冲突，例如在刚果民主共和国，稀有金属成为武装冲突的资金来源。
此外，由于电子产品这一类的器件中稀有金属含量通常很少，因此很难得到回收利用。
查尔默斯技术大学环境系统分析中心的研究人员RickardArvidsson和Bj?rnSandén已经找到了一种解决方案：用碳纳米材料来替换稀有金属。这些材料中最著名的就是石墨烯，因为它和稀有金属一样具有良好的导电性。
“现在技术的发展使我们能够更好地利用碳元素。”Sandén说，“如今有许多新的碳纳米材料具有类似于金属的性能，这是一个非常有前景的领域，从现在开始投资稀有金属的回收和替代也是非常重要的。”
查尔姆斯理工大学的研究人员研究了14种不同金属的主要应用，并通过查阅专利和科技文献来研究碳纳米材料作为替代品的可能性。这个研究结果为该领域的研究和技术发展提供了非常重要的参考价值。
根据Arvidsson和Sandén的概述表明，从使用稀有金属到使用碳纳米材料的转变正在进行。
“在碳纳米材料最常见的应用中，用碳纳米材料可以代替14种金属中的13种。技术发展处于不同的阶段，不同的金属有不同的应用。例如铟和镓，研究结果表明在某些情况下这两种金属是非常有前途的。”Arvidsson说。
“这给我们带来了希望。”Sandén说，“在资源限制、循环经济和社会材料处理的辩论中，人们一直关注回收和再利用。替代正在悄然发生，但是人们对于这方面的关注程度并不高，随着资源问题变得更加紧迫，我们现在有更多的工具可供使用。”
这项研究结果最近发表在了《清洁生产》杂志上。Arvidsson和Sandén强调减少稀有金属的使用有这很大的好处，并且他们希望能够在这个领域进行更多的研究和开发。
“想象一下如果能够用碳材料替代稀有金属。”Sandén说。“那么从生物质中提取的碳元素将创造一个新的自然循环。”
“由于碳元素是一种常见并且易得的原料，所以它也有可能减少这些由稀有金属引发的冲突和地域政治问题，”Arvidsson说。
同时，他们指出，如果用其他材料替换了稀有金属，人们仍然还需要进行更多的研究来解决未来可能出现的新问题。
“碳纳米材料只是目前为止一个相对较新的发现，从生命周期的角度来看，目前了解到的知识对这些材料环境影响程度的认识还是有限的，但似乎对环境的潜在影响很小。”Arvidsson说。
碳纳米材料全部或大部分由碳元素组成，具有良好的导电性。几种稀有金属具有相似的性质，例如，电缆、薄屏幕、阻燃剂、防腐容器及电容器中的稀有金属。
RickardArvidsson和Bj?rnSandén在查尔姆斯理工大学调查是否能利用纳米碳材料石墨烯、富勒烯、碳纳米管在其主要应用领域够来取代14种稀有金属。他们发现了潜在的技术解决方案，利用碳纳米材料代替金属，当然除了珠宝中的黄金，最有可能替代的金属是铟、镓、铍和银。
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