Они могут быть найдены в Вашем компьютере, в Вашем мобильном телефоне, в почти всем другом электронном оборудовании и во многих пластмассах вокруг Вас. Общество очень зависит от недостаточных металлов, и у этой зависимости есть много недостатков.
Недостаточные металлы, такие как олово, серебро, вольфрам и индий и редкие и трудные извлечь, так как осуществимые концентрации очень маленькие. Это гарантирует, что металлы высоко ищут – и их извлечение – нерестилище для конфликтов, такой как в Демократической Республике Конго, где они финансируют вооруженные конфликты.Кроме того, их трудно переработать с пользой, так как они часто присутствуют в небольших количествах в различных компонентах, таких как электроника.Рикард Арвидссон и Бьорн Сэнден, исследователи в экологическом анализе систем в Техническом университете Чалмерса, теперь исследовали альтернативное решение: заменение углеродными наноматериалами для недостаточных металлов.
Эти вещества – самым известным из которых является графен – являются сильными материалами с хорошей проводимостью, как недостаточные металлы.«Теперь разработка технологий позволила нам делать большее использование углерода общего элемента», говорит Сэнден. «Сегодня есть много новых углеродных наноматериалов с подобными свойствами к металлам. Это – желанный новый трек, и важно вложить капитал и в переработку и в замену недостаточных металлов с этого времени».Исследователи Чалмерса изучили главные применения 14 различных металлов, и рассмотрев патенты, и научная литература исследовали потенциал для замены их углеродными наноматериалами.
Результаты предоставляют уникальный обзор исследования и разработки технологий в области.По словам Арвидссона и Сэндена резюме показывает, что отказ от использования недостаточных металлов к углеродным наноматериалам уже происходит.«Есть потенциальные основанные на технологии решения для замены 13 из этих 14 металлов углеродными наноматериалами в их наиболее распространенных заявлениях. Разработка технологий на различных стадиях для различных металлов и заявлений, но в некоторых случаях, таких как индий и галлий, результаты очень перспективны», говорит Арвидссон.
«Это предлагает надежду», говорит Сэнден. «В дебатах по ограничениям ресурса, круглой экономике и обработке обществом материалов, центр долго был на переработке и повторном использовании. Замена – потенциальная альтернатива, которая не была исследована до той же самой степени и как проблемы ресурса становятся более неотложными, у нас теперь есть больше инструментов, чтобы работать с».Результаты исследования были недавно изданы в Журнале Более чистого Производства. Арвидссон и Сэнден подчеркивают, что есть значительные потенциальные выгоды от сокращения использования недостаточных металлов, и они надеются быть в состоянии усилить случай для большего количества научных исследований в области.
«Вообразите способность заменить недостаточные металлы углеродом», говорит Сэнден. «Извлечение углерода от биомассы создало бы естественный цикл».«Так как углерод – такой общий и легко доступный материал, также было бы возможно уменьшить конфликты и геополитические проблемы, связанные с этими металлами», говорит Арвидссон.
В то же время они указывают, что больше исследования необходимо в области, чтобы иметь дело с любыми новыми проблемами, которые могут возникнуть, если недостаточные металлы заменены.«Углеродные наноматериалы – только относительно недавнее открытие, и до сих пор знание ограничено об их воздействии на окружающую среду с точки зрения жизненного цикла.
Но обычно, кажется, есть потенциал для низкого воздействия на окружающую среду», говорит Арвидссон.Факты:
Углеродные наноматериалы состоят только или главным образом углерода и являются сильными материалами с хорошей проводимостью. У нескольких недостаточных металлов есть подобные свойства.
Металлы найдены, например, в кабелях, тонких экранах, огнезащитных составах, защите от коррозии и конденсаторах.Рикард Арвидссон и Бьорн Сэнден в Техническом университете Чалмерса занялись расследованиями, есть ли у углеродного графена наноматериалов, фуллеренов и углеродных нанотрубок потенциал, чтобы заменить 14 недостаточных металлов в их главных областях применения (см. стол по приложенному изображению).
Они нашли потенциальные основанные на технологии решения заменить металлы углеродными наноматериалами для всех заявлений за исключением золота в драгоценностях. Металлы, которыми мы являемся самыми близкими к способности заменить, являются индием, галлием, бериллием и серебром.