莱斯大学取得合成技术的新突破 有望实现可持续制造

盖世汽车讯 据外媒报道，莱斯大学（Rice University）James Tour的实验室开发出称为“闪中闪蒸焦耳加热（FWF）”的新方法，可以改变高质量固态材料的合成，提供更清洁、更快和更可持续的制造工艺。该研究成果于8月8日发表在期刊《自然化学》（Nature Chemistry）上。

图片来源：Rice University

传统上，合成固态材料是一个耗时耗能的过程，并且通常伴随着有害副产品的产生。但FWF技术可以在数秒内实现克级规模的多种化合物的生产，同时减少50%以上的能耗、水消耗和温室气体排放，为可持续制造树立了新的标准。

这项创新研究基于Tour教授在2020年使用闪蒸焦耳加热技术开发废物处理和升级回收应用，闪蒸焦耳加热技术是一种使电流通过中等电阻的材料，将其快速加热到3000摄氏度以上（5000华氏度以上）并将其转化为其它物质的技术。

T.T. and W.F.Chao化学教授、材料科学和纳米工程教授Tour表示：“关键在于，以前我们只能闪蒸碳和其它一些可能导电的化合物。现在我们可以闪蒸合成元素周期表中的其它化合物，这是一个巨大的进步。”

FWF技术的成功在于它能够克服传统闪蒸焦耳加热方法的传导性限制。该研究团队（包括博士生Chi-Hun“Will”Choi和该研究通讯作者、化学、材料科学和纳米工程助理教授韩亦沫）将装满冶金焦炭的外部闪速加热容器和装有目标试剂的半封闭内部反应器结合在一起。FWF产生约2000摄氏度的高温，通过热传导迅速将试剂转化为高质量材料。

研究显示，这种新方法可以合成20多种具有高纯度和一致性的独特相选择性材料。FWF的多功能性和可扩展性非常适合生产下一代半导体材料，如二硒化钼（MoSe2）、二硒化钨和α相硒化铟，而这些材料通常难以通过传统技术合成。

Choi表示：“与传统方法不同，FWF不需要添加导电剂，从而减少了杂质和副产品的形成。”

这一技术进步为电子、催化、能源和基础研究领域带来了新的机遇。它还为制造各种材料提供了可持续的解决方案。此外，FWF还有可能彻底改变航空航天等行业，因为在这些行业中，FWF制造的MoSe2等材料作为固态润滑剂表现出卓越的性能。

韩亦沫教授表示：“FWF代表了材料合成领域的变革。通过提供一种可扩展和可持续的方法来生产高质量的固态材料，它解决了制造中的障碍，同时为更清洁、更高效的未来铺平了道路。”