Xi măng là sản phẩm được sản xuất nhiều nhất trên Trái đất tính theo khối lượng. Khi kết hợp với nước và khoáng chất, nó tạo thành bê tông. Tính về mặt khối lượng là vật liệu được giao dịch nhiều nhất trên thế giới sau nước. Tổng khối lượng xi măng được sản xuất là 4,6 tỷ tấn/năm. Con số này tương đương với khoảng 626 kg trên đầu người, một giá trị cao hơn lượng lương thực tiêu thụ của con người.
Sản xuất xi măng mang lại gánh nặng thải CO2 đáng kể, ước tính chiếm 6% tổng lượng khí thải CO2 từ hoạt động của con người mà ngành công nghiệp này phải đối mặt.
Trong bối cảnh trên, việc ứng dụng vật liệu graphene để cải thiện cường độ và độ bền của các sản phẩm bê tông thành phẩm mang lại một lộ trình nâng cao hiệu quả và thúc đẩy các kết cấu bê tông nhẹ hơn, chắc chắn hơn sẽ giúp giảm lượng khí thải CO2 của ngành công nghiệp này.
Ứng dụng của Graphene:
Các đặc điểm phi thường của graphene đã khơi dậy nhiều nghiên cứu chuyên sâu về các ứng dụng tiềm năng của nó. Các ứng dụng của siêu vật liệu này trải rộng từ mảng công nghệ tiêu dùng đến khoa học môi trường.
Điện tử linh hoạt: Các đặc tính dẫn điện, tính linh hoạt và độ trong suốt cao của Graphene mở ra khả năng cho các thiết bị điện tử di động bền bỉ và các ứng dụng y sinh tiên tiến.
Quang điện (Pin mặt trời): Tính dẫn điện và độ trong suốt cao của graphene làm cho nó trở thành vật liệu đầy hứa hẹn để sản xuất pin mặt trời, có khả năng vượt qua hiệu quả của silicon trong việc chuyển đổi năng lượng mặt trời, dẫn đến các giải pháp năng lượng tái tạo rẻ hơn và mạnh mẽ hơn, đồng thời mang lại khả năng cải thiện cảm biến hình ảnh trong các thiết bị như máy ảnh.
Chất bán dẫn: Độ dẫn điện cao của graphene mang lại khả năng tăng cường tốc độ truyền thông tin trong chất bản dẫn một cách đáng kể. Các thử nghiệm của Bộ Năng lượng Mỹ cho thấy rằng các polyme bán dẫn dẫn điện nhanh hơn khi đặt trên một lớp graphene so với trên silicon.
Graphene là một dạng của carbon bao gồm một lớp (đơn lớp) nguyên tử carbon được sắp xếp, liên kết chặt chẽ với nhau trong một mạng tổ ong hai chiều.
Mỗi nguyên tử cacbon trong tấm graphene liên kết chặt chẽ với ba nguyên tử khác ở các góc giống hệt nhau, tạo thành một cấu trúc phẳng giống như tổ ong. Tương tự như kim cương - graphene là một tinh thể carbon ba chiều, nơi mọi nguyên tử được kết nối với bốn nguyên tử khác - những liên kết bền chặt này mang lại cho cấu trúc độ bền đáng kể.
Các lớp graphene xếp chồng lên nhau tạo thành graphite, với khoảng cách giữa các mặt phẳng là 0,335 nanomet. Các lớp graphene riêng biệt trong graphite được giữ với nhau bằng lực van der Waals, lực này có thể bị tách ra trong quá trình tách graphene khỏi graphite.
- Năng lượng: Graphene có khả năng tạo ra pin mặt trời, pin nhiên liệu và pin lithium-ion hiệu quả hơn. Nó có thể tăng độ bền và hiệu suất của các thiết bị năng lượng tái tạo.
- Điện tử: Graphene có khả năng tạo ra các vi mạch điện tử, máy tính và các thiết bị khác có kích thước nhỏ hơn, tốc độ nhanh hơn, tiêu thụ năng lượng ít hơn.
- Vật liệu tổng hợp: Graphene có khả năng tăng độ bền và cứng của các vật liệu khác, giúp tăng độ bền và tuổi thọ của chúng.
- Môi trường: Graphene có thể được sử dụng để sản xuất các sản phẩm sinh học phân hủy, giảm thiểu rác thải và khí thải trong quá trình sản xuất.