清潔海上超黏原油　陸學者研究出「石墨烯海綿」

▲「石墨烯海綿」放出焦耳熱，增加原油吸附率。（圖／翻攝自中國科技技術大學官網）

大陸中心／綜合報導

石墨烯只有一個碳原子的厚度，最薄卻也是最堅固的結構。中國合肥市的中國科學技術大學化學與材料科學學院設計出「石墨烯海綿」，用來吸取海上浮油，就宛如一塊大菜瓜布把油膩膩的海面清得乾乾淨淨。該成果目前已發表在《自然-納米技術》雜誌上。

該學院的俞書宏教授自2012年開始研究，首次將「焦耳熱效應」與「石墨烯的疏水親油特性」引入到多孔疏水親油吸油材料中，設計、研製出具有「原位加熱」與「油水分離」效果的石墨烯海綿，，在保持較高油水分離率的情況下，還能提升疏水親油材料對高粘度浮油吸附的速度，顯著降低了浮油清理時間。

▲石墨烯只有一個碳原子的厚度，電阻率極低，電子的移動速度極快。（圖／達志／示意圖）

很常聽到漏油事產生生態浩劫，還會衍生不少漁產的經濟損失。由於漏油問題具有大面積、油層薄、粘度大等特點，所以採用傳統的技術與材料，都很難有效處理；即使有撈油船與圍油欄的配合下，能夠處理的浮油麪積非常有限，而糗回收的浮油中含水量大、向漏油區域播撒分散劑的話，也僅能將部分浮油分散到水體中，其形成的原油乳液顆粒並非無害，仍會威脅到海洋生態環境，更別說直接引燃浮油來處理，這會引發嚴重的空污問題，漏油海域也會因此缺氧。

▲原油油污黏度高又黑，海洋生態浩劫。（圖／資料照）

近年，「多孔疏水親油材料」因其具有成本低、油水分離效率高、操作簡單、友善環境等優勢，逐漸受到研究員重視。不過，這種材料僅能對一般「低粘度」的油品才具好的吸附效果，海面上的原油都是具「高黏度」，很難把油吸附到內部，相對的，清理油污的速度也會變得緩慢。

他們在有石墨烯海綿上施加電壓，產生的焦耳熱會迅速增加接觸到的原油溫度、降低原油粘度，因此就能提高油污在海綿內的擴散係數（即吸附力大）。另外，爲提高電能的利用效率，加熱區直到海綿底部，頂層的海綿與水面的浮油相當於隔熱層，緩解熱量向空氣與水體中擴散，提高了熱量傳遞給原油的效率。俞教授表示，在這種情況下電能消耗降低了65.6%，石墨烯的用量降低了50%，吸油時間也只有原本多孔疏水材料的5.4%（時間縮短）。

另外，學者同時提出「陣列電極設計」，證明此種「焦耳熱」的方式確實可以輔助多孔疏水親油材料的吸附技術，並且可以實現工業化生產，並且可以使大面積的石墨海綿在較低的通電電壓下，依然可以加熱到很高的溫度，這對該技術將來走向商業化有着重要的意義。