近期，美国能源部（DOE）陆续投入1570万美元，支持开发高性能煤基材料，以扩展煤炭作为碳基材料来源在建筑、基础设施等方面的新用途。具体内容如下：
一、用于建筑、基础设施等煤基新材料开发
12月10日，DOE宣布在“先进煤炭加工”计划下，投入870万美元支持14个煤基新材料开发项目，以应用于建筑、基础设施等领域：
1、用于住宅/商业建筑的煤基新材料。包括：①开发轻质、高性能和可扩展的煤基建筑复合材料，含煤量高达95%（质量分数），物理、化学和热性能超过普通硅酸盐水泥，整体加工成本低于10美元/吨；②开发煤基纤维水泥板替代新材料，进行实验室规模挤压试验以评估材料性能和技术可行性，并开发分子动力学模拟以预测材料特性；③开发煤基砖块，将使用无烟煤和塑料废料粘合剂制造煤基砖块，并分析技术经济性和进行市场调查；④开发高性能煤基商用新型复合建筑面板材料，将以煤为主要原料开发原型刚性板，进行性能测试并制定扩大生产规模的计划，同时验证制造成本；⑤开发高性能环保煤基建筑材料，将利用煤热解产物开发建筑材料，包括混凝土砖和碳基结构件，含碳量低于70%（质量分数），以生产具有低成本和低碳足迹的建筑材料。
2、用于基础设施的煤基组件。包括：①开发煤塑复合材料管道基础设施组件，含碳量为70%、含煤量为51%，比现有塑料管道具有更佳的成本、性能和环境效益；②开发用于基础设施产品的轻质高强度煤基建筑材料，比同类商业产品更轻、更结实耐用和耐磨，可实现更大的建筑设计自由度；③利用煤基固体碳材料开发下一代多功能智能路面，将开发和示范可用于野外的多功能智能路面，通过煤基固体碳材料建造和改善沥青路面。
3、煤基高价值碳产品。包括：①开发煤转化为石墨烯的低成本技术，将应用过程工程、在线监测、人工智能和模块化工业设计，示范将煤转化为高质量石墨烯生产设备（250吨/天）的技术经济可行性；②开发将煤转化为石墨烯的简易技术，尝试采用一种突破性的闪光焦耳加热（FJH）工艺，将不同种类的煤转化为高质量石墨烯，并利用人工智能技术进行优化，评估其技术经济性，以促进该技术的商业化；③利用褐煤生产锂离子电池负极碳材料，将以褐煤制备的沥青为主要原料，生产用于锂离子电池的高性能硅碳（Si-C）复合材料，评估基于该材料的电极性能并与商用电极比较，研究小试规模生产的可行性；④利用煤炭生产高质量多功能碳量子点，将开发一种新型、边界、低温、经济高效且环保的技术，以生产高价值煤基量子点，进行两个应用样例的评估，如用于太阳电池和光催化。
4、煤基碳泡沫的连续不间断生产。包括：①开发大气压环境下煤基碳泡沫产品的连续加工工艺，显著降低生产成本，为建立大规模生产平台奠定基础。
5、碳基建筑原型的设计、研究、开发、验证和制造。包括：①开发使用碳基建筑材料的模块化房屋，将使用含碳量至少71%的碳基材料，具备轻质、安装快、设计灵活等优点。
二、碳基建筑原型设计、验证和制造
12月14日，DOE宣布投入700万美元，支持设计、开发、验证和制造碳基建筑原型。本次招标重点针对一个技术主题：利用碳基材料设计和建造部分建筑结构。将通过原型设计，最大限度利用新型碳基产品。建筑原型将使用含碳量至少70%的建筑材料，其中一半以上必须由煤炭生产。将通过原型设计和制造，示范碳基建筑材料的技术和经济可行性，包括抗弯强度、浸出和氧化行为、热稳定性、水吸附性等。
