每年丰收过后，如何处理海量的秸秆是一件令人头痛的事。然而，只要找对了方法，这些农业废弃物就能变废为宝，化身为石墨烯这样的前沿新材料。
秸秆“变身”石墨烯的奥秘
提起石墨烯，很多人都不陌生。它是一种由碳原子紧密排列构成的二维晶体，结构犹如由六边形网格组成的平面。作为目前备受瞩目的新材料之一，石墨烯具有超高的强度和极佳的导电性，在电池、电子产品、医疗等众多领域大有可为，能为我们的生活带来诸多便利。
石墨烯与秸秆，二者看似风马牛不相及，究竟是如何产生神奇联系的呢？这背后是一项名为“脱水缩合”的制备技术。该技术由浙江大学的研究团队联合国内外学者，历时 3 年研发成功。
秸秆转化为石墨烯的过程，大致分为两步：首先，让秸秆中的纤维素在浓硫酸的作用下水解为葡萄糖；随后，让葡萄糖进一步发生脱水和缩合，形成石墨烯微晶。值得一提的是，这种方法不仅适用于秸秆，白杨木、毛竹、茅草等富含纤维素的原料，都能通过这种方式“变身”为石墨烯。
前景可观的“变身术”
与化学气相沉积、高温热解等传统石墨烯制备方法相比，脱水缩合法具有多项显著优点：
更容易实现
脱水缩合法可以在 25℃、常压下进行，远低于化学气相沉积（约 1000℃）和高温热解（2 000℃以上）的温度要求。此外，该方法不需要稀有气体或真空保护，也不依赖催化剂，操作更为简便。
制备周期短
传统方法制备石墨烯可能需要 10 多个小时，而脱水缩合法在 4 小时内即可完成，大幅提高了制备效率。
能源消耗少
该方法消耗的能源比传统方法减少了 90% 左右，几乎达到理论最低能耗水平。
对环境友好
制备过程中不产生有毒物质，同时以秸秆为原料，避免了秸秆焚烧带来的环境污染，符合绿色发展的理念。
经过科研团队的持续优化，脱水缩合法制备石墨烯的产率已稳定在 33% 左右，转化效率相当可观。如此巨大的产量，将推动石墨烯在更多领域实现规模化应用，为产业发展和生活创新注入新动力。
秸秆的其他应用
当然，秸秆的“归宿”也不限于石墨烯。以下几种“变身”方式，同样能让秸秆发挥出大作用：
3D 打印耗材
3D 打印技术已经在很多领域得到应用，而秸秆能以 3D耗材的身份发挥自己的价值。安徽的一家企业将秸秆研磨成粉，与聚乳酸混合后加工成线型材料，制成环保的 3D 打印耗材。该公司每年可回收处理约 6 000 吨秸秆，产品远销欧美。
食用菌培养基
食用菌经过烹饪可成为美食，秸秆虽不能直接成为盘中餐，却能以“土壤”的身份为食用菌的生长作出贡献。秸秆富含碳源、氮源和矿物质等，是理想的食用菌培养基原料。将秸秆粉碎后与畜禽粪肥、豆粕混合，经 3 次发酵，可制成优质的食用菌培养基。
生物质发电
秸秆经破碎后与木屑等混合燃烧，可产生蒸汽，驱动发电机，转化为电能。燃烧后的灰渣可与水泥混合制成砖块，实现全流程资源化。
生物基塑料
生物基塑料，是以淀粉等天然物质为基础，在微生物作用下生成的塑料。这种塑料能被微生物分解为二氧化碳和水，十分环保。秸秆经除杂、粉碎后与聚丙烯、聚乳酸等高分子材料复合，可加工成秸秆生物基塑料，广泛应用于塑料制品，减少传统塑料污染。
（文/林宽雨 图/视觉中国）
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