汉麻文化

汉麻石墨烯:从废弃物到神奇材料的华丽转身
2025-04-22
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汉麻在多个重要新兴行业中的应用日益广泛,由于其具有碳封存和土壤复原特性以及快速的生长周期,因此比传统材料更具明显优势。

例如,去年全球汉麻混凝土市场价值估计接近260亿美元,预计2025年至2030年将保持5%的年增长率。

然而,汉麻的新用途和难以置信的用途仍在被不断发现和开发中,包括生物塑料和燃料。最著名的要数福特汽车曾制造过一辆车体部分由汉麻衍生塑料制成的汽车,并以汉麻燃料为动力。

现在,一项较新的研究是从汉麻中提取的石墨烯,它使汉麻处于现代技术进步的前沿。

石墨烯和汉麻衍生石墨烯

21世纪初,石墨烯被誉为神奇的新型材料,凭借其极高的强度、柔韧性和超轻的重量,将可能彻底改变无数行业。

石墨烯比纸张薄一百万倍,强度是钢的二十倍,是人类已知的导电性最强的物质。这种新型“神奇材料”受到热捧是可以理解的,但在二十年后,石墨烯还远未成为我们所预期的无处不在的游戏规则改变者。

从很大程度上来说,这是由于石墨烯难以大规模生产所致。传统的石墨烯通常是通过剥离开采的石墨或通过化学气相沉积(CVD)等高科技工艺沉积碳原子来进行生产的。虽然这些方法可以生产出非常纯净、薄的石墨烯,但它们既复杂又昂贵。

这洽洽就是汉麻衍生的石墨烯的用武之地。这种石墨烯利用的是工业大麻的韧皮和内皮纤维,而这些部分通常被视为废弃物。

通过化学和热过程“烹制”这些纤维,就能得到多孔的、部分石墨化的碳,其形态和功能与石墨烯非常相似。虽然它不能像传统方法那样产生一个纯净的碳片,但由于其“超高的”表面积,这种结构实际上在某些应用中是非常有利的。

至关重要的是,生产汉麻衍生的石墨烯比传统方法“便宜约1000倍”。据估计,汉麻基石墨烯的生产成本仅为每吨500-1000美元,而高等级石墨烯每克的传统生产成本则高达数千美元。

顶级石墨烯

美国加州的Premier Graphene公司是该领域的领军企业之一,该公司与HGI Industrial Technologies企业合作开发了从工业大麻中提取绿色石墨烯的工艺。

公司总裁佩德罗·门德斯(Pedro Mendez)表示,与墨西哥圣罗莎绿色种子公司的合作将使其每年能够开展三到四个生长周期的种植。

门德斯从事大麻行业30多年,从加州早期的娱乐大麻市场开始,最终将发展重点转向了工业大麻,他将其描述为“颠覆性行业”。

门德斯说:“我们最初使用汉麻混凝土来生产小砖块。之后我们开始研究和尝试生物塑料,包括石墨烯。经不断研究和开发,我们最终创造了一个汉麻石墨烯原型。”

门德斯一直向各行各业展示他的汉麻石墨烯原型,包括全球军事承包商、建筑公司和电池制造商,他相信汉麻石墨烯在未来几年可能在这些领域发挥变革性作用。

门德斯表示:“目前已经有企业在生产石墨烯电池,墨西哥现在也开始投资先进超级计算机芯片项目。虽然人们仍然关注锂电池,但石墨烯电池的效率却高得多。转变只是时间问题。这对美国和全球来说都是一种非常重要的战略材料。关税大战使中国开始削减关键原材料的出口,而这些原材料对于电脑、电池和军事硬件等产品至关重要。”

储能是目前汉麻石墨烯的旗舰级应用。研究表明,基于汉麻的超级电容器电极的能量密度比目前的商用超级电容器高出两到三倍,并且可以在很宽的温度范围内运行而不会出现性能损失。

可持续的尖端技术

除了石墨烯的超凡特性之外,汉麻衍生石墨烯还带来了此类行业中罕见的可持续性水平。

门德斯总结道:“汉麻衍生石墨烯价格实惠、可再生,每三到五个月就可以收获一次。而在实际生产中,每次作物种植后都会留下大量废料,处理起来费时费钱。现在,我们可以利用科技变废为宝,这是我们整个汉麻应用旅程真正动力所在。”

文章转自《新麻在线》公众号