1.1 FJH工艺及其改进
在废料升级再造的背景下，FJH 已经发展成为一种新技术，可以通过将塑料等各种不同的废料转化为高质量的FG来彻底改变我们处理各种不同废料的方式。该过程包括在几毫秒内将废料置于快速、高温的放电下，通常在 2,500 至 3,000 摄氏度之间。这种突然的加热和快速冷却导致材料内的碳原子重新排列成涡轮层石墨烯结构，与传统的AB堆叠石墨烯层相比，这种结构更易于调整、管理和易于剥离 。因此，FJH有助于在很短的时间内以最低的能耗有效地将废物转化为有价值的产品。
图1.过去四年发表的 FG 文章数量 （a），以及对这些出版物的主要贡献研究人员 （b） 和研究机构/大学 （c）。
图2.转化不同的富碳原料，包括电子垃圾、生物质垃圾、橡胶垃圾、煤炭、石油焦、沥青、CO2和 PW 转化为有价值的涡轮层FG。
1.2 FG 的应用
1.2.1 水处理FJH 是一种较新的创新方法，为 FG 生产提供了一种经济高效、可扩展且环保的方式。与传统石墨烯相比，FG 具有卓越的分散和结构优势。与由于范德华力而容易聚集和堆叠的普通石墨烯不同，FG 独特的生产工艺不仅产生了高度多孔的结构，减少了缺陷和皱纹，而且还促进了石墨烯片材的涡轮布局。这种旋转错位降低了静电力并增加了面间距。此外，通过削弱范德华的吸引力并实现更好的溶剂或聚合物分散，最大限度地减少石墨烯片的堆叠趋势。这种增强的分散性在需要高均匀性的应用中特别有益，例如水处理。此外，增加的平面间距离和减少的片面相互作用显著增强了 FG 的吸附能力。此外，更高的比表面积允许更多的活性位点，而降低的相互作用能有助于更容易获得吸附物或化学试剂。
1.2.2 用于储能的高效超级电容器
对于超级电容器应用，通过 FJH 生产的石墨烯具有多项优势。高表面积可在电极-电解质界面实现高效的离子吸附，从而增强双电层电容机制。此外，FJH-石墨烯的少层结构和高导电性确保了快速的电子和离子传输，降低了内阻并提高了整体电化学性能。这使得超级电容器具有更高的能量和功率密度，以及卓越的循环稳定性，使其成为下一代储能设备的理想选择。
1.2.3 环保型导电油墨
一个有前途的发展是将 FG 整合到导电油墨中，与传统的金属基选择相比，它具有许多优势。FG 的高导电性有助于实现高效的电子传输，这对于印刷电子应用至关重要。石墨烯的大表面积，由于其二维结构，增强了油墨和基材之间的相互作用，从而形成了更稳定和导电的网络。此外，石墨烯的机械柔韧性和强度使其非常适合用于柔性和可穿戴电子产品，而传统的金属基油墨在机械应力下可能会因开裂或导电性丧失而失效。
图3.FG 在水处理、超级电容器、导电油墨、润滑剂添加剂和聚氨酯泡沫中的应用。
3. FJH工艺的挑战和局限性：
能源需求：虽然 FJH 能有效地快速转换材料，但该工艺需要电能来达到石墨烯形成所需的极高温度（高达 3000°C）。这在减少二氧化碳排放方面可能是一个限制，除非电力是由可再生能源生产的。
材料兼容性：并非所有废料都适合 FJH。该工艺对富含碳的材料最为有效，而非碳元素或污染物的存在会影响石墨烯的质量，或需要额外的处理步骤来去除杂质。
设备和基础设施：FJH 需要能够承受该工艺极端条件（如高压、高温和高压）的专用设备。这些设备的初始投资可能很高，长期维护这些设备也会带来挑战。
石墨烯质量控制：虽然 FJH 生产的石墨烯具有理想的特性，但根据原料和加工条件的不同，石墨烯的质量和特性也可能存在差异。在大规模生产中确保质量的一致性可能具有挑战性。
电子应用中的微细加工不可靠：在电子应用的微细加工中，CVD 通常因其能够生产出高质量的石墨烯薄膜而受到青睐，因为它能够精确控制厚度和成分，而这正是实现最佳设备性能的关键因素。相比之下，FJH 虽然更具成本效益，但由于碳主要来自废料，在制造过程中会引入固有杂质，因此面临着挑战。CVD 在半导体行业的广泛应用进一步强化了这一领域对 CVD 的偏好，因为在半导体行业，生产的一致性对于确保高质量石墨烯的持续供应至关重要。FJH 在实现这种精度方面的局限性可能是导致该领域研究成果发表速度较慢的原因之一，因为它的用途主要局限于对精度要求不高的应用领域。
环境和安全问题：高温和快速加热可能会导致安全问题，特别是在处理活性材料和热失控风险方面。此外，管理工艺过程中产生的排放物或副产品可能需要仔细考虑，以尽量减少对环境的影响。
