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废弃宝特瓶转为超轻气凝胶,可做耐高温消防外套、民用防毒口罩

2024-11-02 214

随处可见的宝特瓶垃圾回收后用途相当广泛,新加坡国立大学研究人员便花费 2 年时间,首开发出将塑胶瓶转化为超轻气凝胶的廉价方法,可承受高达 620℃ 的温度,是消防员外套的最佳隔热材料之一;如果气凝胶表面换个处理方法,也可以变成民用防毒、防空污口罩。

宝特瓶用过即丢的特性对生态造成重大浩劫,虽然人们环保意识逐年抬头,但宝特瓶全球年消费量仍在持续上升,预估到 2021 年每年将消耗超过 5 千亿吨。

现在有一种方法,或许可以减少这些一次性塑胶制品对环境的影响。由新加坡国立大学(NUS)工程学院教授 Nhan Phan-Thien、副教授 Hai Minh Duong 领导的团队花费 2 年时间(2016 年 8 月至 2018 年 8 月),开发出全世界第一个以回收塑胶制成的气凝胶(Aerogel)。

气凝胶也被称为冻结烟雾(frozen smoke)、固态烟雾(solid smoke)、蓝烟(blue smoke)等,是种坚硬、干燥、密度极小(约 3mg/cm3)的物质,世界上第一个气凝胶主要成分是硅,随后科学家陆续开发出以铝、铬、氧化锡为基础物质的凝胶。

而新加坡国立大学以宝特瓶的原料 PET(聚对苯二甲酸乙二酯)制成 PET 气凝胶,与其他气凝胶材质一样,都是超轻多孔固体,但具有塑胶柔韧、耐用的优点。

该团队的 PET 气凝胶制造方法相当简单,回收一个宝特瓶就能生产出 A4 尺寸的 PET 气凝胶片,大量制造不在话下,或许可以增加宝特瓶回收的诱因。

三大创新用途

PET 气凝胶的表面若经过不同化学处理,还可以有不同应用,比如与甲基结合使用时,PET 气凝胶可以变成快速吸收大量油脂,根据团队实验检测,它的吸油性能比现有商业吸附剂高出 7 倍,非常适合清理漏油。

另一个新颖应用是更轻、更耐高温的消防外套。涂有阻燃化学剂的 PET 气凝胶可承受 620℃ 高温,耐热性比现有消防外套内衬涂层高出 7 倍,但重量仅传统消防外套的 10% 左右,可大幅减轻消防人员在火场救援时的负担。

如果在表面涂覆胺基,PET 气凝胶又可以变成快速吸收环境中的二氧化碳和灰尘粒子,团队称其防堵能力堪比昂贵又笨重的防毒面具,但其重量轻到可以做成随身携带的口罩。

▲ 以气凝胶填充的超轻防毒面罩。

目前研究人员正在专研另一个化学表面处理手法,希望 PET 气凝胶可以用来吸收烟雾中最致命的成分: 一氧化碳。新论文发表在《Colloids and Surfaces A》期刊。

  • Could upcycled aerogel solve a burning issue?
  • World-first aerogel is made from plastic bottles, and has many potential uses
  • World First PET Aerogel Method for Turning Plastic Into Supermaterials Devised

(图片来源:新加坡国立大学)

延伸阅读:

  • 从办公室窗户到火星栖息地,科学家首亮相透明气凝胶
2019-03-11 23:31:00

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