非平衡碳热冲击升级技术：从复杂复合材料中原子级精确合成定制的SiC多型体及新型混合石墨烯

《Advanced Materials》：Non-Equilibrium Carbothermal Shock Upcycling: Atomically Precise Synthesis of Tailored SiC Polytypes and Novel Hybrid Graphene from Complex Composites

碳化硅多型体与新型石墨烯通过超快绝热冲击技术实现风电机组叶片复合材料的高值回收，该技术利用超快焦耳加热实现原子级相控制，成功捕获亚稳态6H-SiC及AB- turbostratic杂化石墨烯，使复合材料电导率提升至1791 S·m?1，机械强度增加21.8%，为循环经济提供新范式。

　　

摘要

报废风力涡轮机叶片中的前驱体具有复杂且异质的特性，通常由玻璃或碳纤维增强的聚合物复合材料构成，这些复合材料的内芯为聚氯乙烯泡沫。这种复杂性给材料合成带来了重大挑战，尤其是在实现高价值回收并精确控制结构方面。本文介绍了一种创新的一步式超快碳热冲击（CTS）工艺，该工艺能够选择性地将这些复杂的、未分离的复合材料转化为高价值的SiC多型体或新型石墨烯结构。通过利用超快焦耳加热，CTS实现了显著的原子级相控制，从而能够动态捕获特定的非平衡结构，例如亚稳态的6H-SiC和独特的AB型涡轮状石墨烯。这种独特的混合石墨烯结合了AB堆叠纳米结构的高载流子迁移率以及涡轮状纳米结构之间的增强机械互锁性，使其具有优异的电导率（1791 S m^?1）和显著的机械增强效果（+21.8%），远超传统的还原氧化石墨烯。多尺度表征和模拟揭示了驱动这种相变和动态捕获的原子级机制。这项研究为从复杂原料合成先进材料开辟了新途径，将关键废弃物转化为按需使用的功能性材料，同时带来显著的环境效益和更低的运营成本。这为可持续的材料创新和循环经济奠定了基础。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。