南洋理工大學致力於解決人類在實現可持續發展方面所面臨的重大挑戰，本項目中研究人員提出了果殼廢物再利用的創新思路，實現了從酸豆（又稱羅望子）的外殼中提取出生產交通工具能源裝置的關鍵材料。
酸豆是一種在全世界範圍食用的熱帶水果，在食品生產過程中它們的殼會被作為農業廢物而丟棄，由於體積龐大，在垃圾填埋時它們往往需要占據很大的空間。
酸豆 Tamarind 圖片來源：EveryEye
這個小組由來自南洋理工大學、西挪威應用科技大學、阿拉嘎帕大學的研究人員組成，他們對富含碳元素的酸豆殼進行處理，將這些廢料轉化為碳納米片，這種材料是汽車、公交車、電動車、火車等交通工具的儲能裝置——超級電容的關鍵組成部分。
這項研究的指導教授說道：「通過一系列分析，我們發現由酸豆殼提取的納米片的性能在多孔結構和電化學性能方面與工業生產的納米片相當。製造納米片的過程也是生產活性碳納米片的標準方法。」
隨著納米片生產的規模擴大，它將可以替代工業生產的同類商品，並有利於保護環境、減少浪費。
酸豆殼到碳納米片的轉化步驟
提取碳納米片的步驟 圖片來源：NTU
首先，研究人員將酸豆殼洗凈後置於100℃下乾燥約6小時，然後將其研磨成粉末。接著，這些粉末會被放入700-900℃的無氧爐中烘烤150分鐘，從而轉化為超薄的碳片。
日常生產中製造碳納米片的一種常用材料是工業大麻纖維。然而，在大麻經高溫轉化為碳納米片之前，它們先需要在180℃以上加熱24小時。這已經比以酸豆殼為原材料的整個製作流程多出3倍的時間，並且需要更高的溫度。因此，酸豆殼富含碳而且天然多孔，是製造碳納米片的理想材料。
掃描電子顯微鏡下的碳納米片 圖片來源：ScienceDirect
碳納米片由排列成六邊形的碳原子層組成，就像蜂窩一樣。由於其多孔的結構加大了表面積，使得材料能夠儲存大量電荷，成為超級電容的重要材料。
由酸豆殼製作的納米片也表現出良好的熱穩定性和導電性，也成為儲能的理想選擇。
團隊展望
團隊帶領者Dr Cuong Dang 圖片來源：NTU
該研究團隊希望與農業夥伴探索擴大碳納米片的生產規模，並努力降低生產過程所需的能源，並在更加環保的同時改善碳納米片的電化學性能。
他們還希望繼續研究利用不同類型的果皮或果殼生產碳納米片。
參考文獻：
1. "International research team led by NTU Singapore converts tamarind shells into an energy source for vehicles" NTU Media Release;
2. 「Cleaner production of tamarind fruit shell into bio-mass derived porous 3D-activated carbon nanosheets by CVD technique for supercapacitor applications」 ScienceDirect.
