變廢為寶,電子垃圾合成新材料,鋼的表面硬度可提升125%

2021-01-09 站長之家

雷鋒網(公眾號:雷鋒網)按,一項新的研究發現,電子垃圾可以被回收成,並製作成堅硬且具有保護作用的新材料。

通常來說,「回收」的典型做法就是講大量由單一材料製成的物品(例如鋁罐或玻璃瓶)轉化為更多物品。但是,由於製成材料的複雜性和多樣性,因此,分離不同的材料並去除有害材料對於電子垃圾之類並不可行。

儘管回收起來很困難,但就目前的情形來看,電子垃圾不得不回收。首先,電子垃圾的數量越來越多——聯合國最近的一項研究發現,2016 年,人類在全球範圍內產生了 4470 萬噸的電子垃圾;到 2021 年,這一數字將增長到 5220 萬噸。而且,許多稀有材料都存在在電子垃圾中,這些都是寶貴的資源。

材料科學家 Veena Sahajwalla 說:

我們已經形成了一種一次性的心態,也就是說,當我們使用某種東西直到它損壞,我們想的不是維修而是直接拋棄。就不在需要它,或不再需要或不再想要它,然後我們將其擺脫」,他進一步解釋說, 「如果我們擁有無限的資源和無限的處置空間,這樣的處理方式當然沒有問題,但重點是,事實並非如此。

Veena Sahajwalla 與他人聯合創辦了澳大利亞雪梨新南威爾斯大學可持續材料研究與技術中心。

先前的研究表明,通過加熱可以選擇性地打破和改造電子垃圾中不同材料之間的聯繫,從而形成新的環保材料。例如,電子垃圾中的玻璃可用於有價值的矽質陶瓷,而塑料零件,則是很好的碳源。

Veena Sahajwalla 強調,這些廢料中有很多有價值的元素可以轉化為全新產品,這非常令人興奮,舉一個例子,在一些電子垃圾中,如印刷電路板,含有 10% 至 20% 的銅,而銅礦最多僅含有 3%。

在這項新研究中,研究人員深入調查探究了銅和二氧化矽化合物的性質,這些化合物通常存在於破舊的印刷電路板和計算機顯示器中。研究人員猜測,從電子垃圾中提取這些物質後,可以將它們結合在一起,形成一種耐用的新型混合材料,這可能可以保護金屬表面免受腐蝕和磨損。

在具體的實驗時,研究人員首先將舊計算機顯示器屏幕和外殼上的塑料粉末加熱到 1500 攝氏度,產生直徑 10 至 50 納米(十億分之一米)的碳化矽線。接下來,他們將這種物質與從電路板上回收的銅結合在一起,將混合物置於鋼表面,然後加熱至 1000 攝氏度。這一步驟使銅熔化,從而在鋼頂上形成了 1 微米厚的薄膜。而且,研究人員還強調,該寬度的範圍可以從微米級調整到納米級。                     

換句話說,不同元素的結構結合創造了優於各自母材的新性能。例如,金屬材質的韌性好,但硬度差;相反,陶瓷的硬度高,但非常「脆」。在了解了原材料的特性之後,通過設定不同的溫度,巧妙地將這兩種材料結合在一起,不僅可以回收利用有價值的材料,還可以創建一種具有陶瓷般硬度和金屬般韌性的全新混合材料。而且,這些材料完全可以從電子垃圾中收集,防止這些寶貴的資源被埋入垃圾場。      

研究人員發現,在這種微米級厚的新型物質加持下,鋼的表面硬度被提高了 125%。另外,顯微鏡圖像顯示,當這種材料被敲擊時,雜化層與鋼保持牢固的結合,並不會輕易破裂或剝落。雷鋒網雷鋒網

Veena Sahajwalla 表示:                             

很長一段時間以來,人類一直依靠採礦來獲取所需的金屬原材料,但同時,大量帶有稀有金屬的電子垃圾都被遺棄在廢物填埋場。因此,垃圾場可能會成為我們未來「開採」資源的好地方。

相關焦點

  • 變廢為寶,電子垃圾合成新材料,鋼的表面硬度可提升125%
    但是,由於製成材料的複雜性和多樣性,因此,分離不同的材料並去除有害材料對於電子垃圾之類並不可行。儘管回收起來很困難,但就目前的情形來看,電子垃圾不得不回收。首先,電子垃圾的數量越來越多——聯合國最近的一項研究發現,2016 年,人類在全球範圍內產生了 4470 萬噸的電子垃圾;到 2021 年,這一數字將增長到 5220 萬噸。
  • 回收利用新方法,電子廢棄物變身鋼材防護膜
    然而,這種方法不適用於複雜的垃圾,如電子垃圾,因為它包含許多不同的材料,不容易分離。由於製成材料的複雜性和多樣性,因此,分離不同的材料並去除有害材料對於電子垃圾之類並不可行。儘管回收起來很困難,但就目前的情形來看,回收電子垃圾還有很多原因。例如,聯合國發現,2016年全球產生的電子垃圾總量為4470萬公噸,預計到2021年將增至5220萬公噸。
  • 新低溫催化法將塑料垃圾「變廢為寶」
    來源:科技日報新低溫催化法將塑料垃圾「變廢為寶」科技日報北京10月25日電 (記者劉霞)美國研究人員在最新一期《科學》雜誌撰文指出,他們採用一種簡單的低溫催化方法,將很多塑料內包含的聚乙烯聚合物轉化成了高價值的烷基芳族分子,後者是很多工業化學品和消費品的基本原料
  • 科學家合成兩倍鑽石硬度材料
    但是,中國科學家成功合成出了硬度兩倍於天然金剛石新材料。中國材料科學家燕山大學田永君教授領導的研究團隊與吉林大學馬琰銘教授和美國芝加哥大學王雁賓教授合作,在高溫高壓下成功合成出硬度兩倍於天然金剛石的納米孿晶結構金剛石塊材。這項研究成果發表在6月12日出版的國際權威期刊《自然》雜誌上,是繼2013年合成出極硬納米孿晶立方氮化硼之後再次取得的突破。
  • 燕山大學成功合成硬度超金剛石新材料
    本報北京5月23日電 據新華社記者齊雷傑報導,記者5月21日從河北省教育廳科技處獲悉,日前,燕山大學成功合成出納米孿晶結構立方氮化硼新材料。這種材料具有多種優良特性,未來有望成為鋼鐵行業廣泛應用的新一代刀具材料。
  • 地角「環保媽媽」有妙招,垃圾變廢為寶真時尚
    鄧華昌從新發展成就、新發展形勢、新發展階段、新發展理念、新發展格局等方面,深入淺出地解讀了習近平總書記在全會上的重要講話和全會通過的《中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》。
  • 新方法合成的富勒烯硬度超鑽石
    莫斯科理工學院、俄羅斯超硬和新型碳材料技術研究所(FSBI TISNCM)和密西根大學的研究人員採用一種新方法合成了超硬富勒烯材料,硬度超過鑽石。詳細的合成方法刊登在最新一期的國際學術期刊《Carbon》雜誌上。合成的超硬富勒烯是一種由碳簇或由碳原子組成的球形分子構成的聚合物。研究人員指出,鑽石已經不是最堅硬的材料了。天然鑽石的硬度接近150 GPa,但超硬富勒烯的硬度超越鑽石,成為在150到300GPa列表值範圍內位列第一的堅硬材料。碳簇是以60個原子組成球體形式的碳分子。
  • 分類好的垃圾去哪兒?「圾不可失」變廢為寶
    神奇陽光垃圾房 「吃」垃圾「吐」肥料在石獅永寧鎮郭坑村有棟別致的小房子,「吃進」果皮、菜梗等各種廚餘垃圾,「吐出」有機肥料,輕輕鬆鬆變廢為寶。這座名為「陽光垃圾堆肥房」(又稱太陽能堆肥房)有1間不可腐爛垃圾房和3間堆肥發酵倉,屋頂由數塊透明的太陽能採光板拼接而成,室內裝有透風口、淋水噴頭等供養增溼裝置,地面鋪設著收集垃圾滲漏液的下水道。
  • 金屬材料檢測之硬度測試方法
    一、金屬材料檢測之[布氏硬度HB]  布氏硬度是用載荷為P的力把直接D的鋼球壓入金屬表面,並保持一定的時間,測量金屬表面上的壓痕直徑d,據此計算出的壓痕面積  HB=P/AB=P/(πDh)=2P/(πD(D-SQD(D2-d2)))  單位:P-kgf,D,h-mm  對鋼來說,一般選用的鋼球D為10mm,載荷P為3000kgf,壓入時間為10秒。試驗所得直徑d應在0.25D-0.6D的範圍內。布氏硬度的使用上限是HB450,適用於測定退火、正火、調質鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。
  • 金屬頂刊《Acta Materialia》:金屬陶瓷雙相材料表面損傷新機制!
    金屬陶瓷兼具陶瓷相的高硬度和粘結相的高韌性,被作為鑽頭、刀具材料廣泛應用於海底勘探、盾構機、金屬加工等關鍵工程領域。近年來,我國海洋開發、高端製造等重大工程逐步實施,苛刻環境(如高溫、磨損、侵蝕等)下的表面損傷與防護成為機械部件與材料在設計、製造和使用過程中的研究重點。
  • 三菱材料公司開發出含鋁60%以上可保持硬度的TiAlN膜
    三菱材料公司宣布,開發出了鋁含有率高並且具備高硬度的氮化鈦鋁(TiAlN)膜「Al-rich
  • 尋烏磨煤機磨棒表面硬度HRC45-55
    尋烏磨煤機磨棒表面硬度HRC45-55磨機鋼球鋼棒藉助很多年產品研發和製造金屬複合材料的工作經驗,著眼於製造出高品質耐磨損的專用型磨棒服務項目於棒磨機客戶。歷經很多年的產品研發,總算取得成功的開發設計出新式耐磨損棒。
  • 臭氣烘烘的餐廚垃圾如何變廢為寶 1噸餐廚垃圾可變成80立方米沼氣...
    日常生活中,我們每天都在消耗各種各樣的食物,同時產生了大量餐廚垃圾。餐廚垃圾處理是一個城市綠色能源建設的一個重要窗口。那麼,這些餐廚垃圾最終會如何處理?近日,記者走進市偉明餐廚再生資源有限公司,近距離了解餐廚垃圾變廢為寶的奇妙旅程。
  • 兩倍於天然金剛石硬度的新材料問世
    原標題:兩倍於天然金剛石硬度的新材料問世    燕山大學教授田永君團隊與吉林大學教授馬琰銘、美國芝加哥大學教授王雁賓合作,在高溫高壓下成功合成出硬度兩倍於天然金剛石的納米孿晶結構金剛石塊材,這是他們繼2013年合成出極硬納米孿晶立方氮化硼之後又一新突破。該研究成果發表在6月12日《自然》雜誌上。
  • 瀋陽鋼套鋼蒸汽保溫管道管廠家產品硬度問題
    瀋陽鋼套鋼蒸汽保溫管道管廠家產品硬度問題 ,「ls8rrqa7r」   瀋陽鋼套鋼蒸汽保溫管道管廠家產品硬度問題    預製保溫管批發廠家內鋼管選用二度無機富鋅底漆(耐溫≥400℃)防腐塗層,管道埠選用聚乙烯薄膜或三層PE冷纏帶密封,防止安裝前進入潮氣或施進入水
  • 布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度以及硬度的測量方法和換算表格
    備註:對於切削加工,基本可統一換算1HRC≈10HB(工件材料硬度有波動範圍)金屬材料的硬度是指材料抵抗局部變形,特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。它是衡量材料軟硬的指標。按測試方法的不同,硬度分為三種類型。①劃痕硬度。
  • 廣昌縣4130合金鋼機械管的三種硬度
    廣昌縣4130合金鋼機械管的三種硬度 ,「mrscsq」  無錫市上廣核能電力材料有限公司主要經營4130合金鋼機械管、國產合金鋼、不鏽鋼、碳鋼管材、板材、棒材、型材、管道配件和焊接材料,無縫管、直縫管、合金/高壓鍋爐專用管道等產品,如有需要,歡迎前來選購!
  • 變廢為寶:神奇的 「軟方解石」海綿可作為高性能汙染物吸附材料
    貝類養殖和加工業產生大量貝殼, 每年超過700萬噸貝殼被視為廢物丟棄進垃圾填埋場或倒入大海,造成沿海地區嚴重的環境問題。貝殼廢棄物資源化是破解這一困局的重要出路,不但可"變廢為寶",提高貝殼的附加價值,而且可實現生態環境、經濟效益的共贏。長按圖片掃描二維碼閱讀論文來自加拿大紐芬蘭紀念大學的Francesca M.
  • 溼垃圾變廢為寶丨iScience 一周編輯精選
    溼垃圾變廢為寶丨iScience 一周編輯精選 2020-07-02 16:23 來源:澎湃新聞·澎湃號·湃客
  • 乾貨 | 常用金屬材料硬度對照表
    主要用於金屬材料,方法是用一定的載荷將規定的壓頭壓入被測材料,以材料表面局部塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。由於壓頭、載荷以及載荷持續時間的不同,壓入硬度有多種,主要是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。③回跳硬度。