研究人员开发出世界上首批由废旧橡胶制成的气凝胶

新加坡国立新加坡大学(NUS)的研究人员取得了重大技术突破,生产出了第一批使用橡胶轮胎制成的气凝胶。新颖的制造方法为废轮胎的升级提供了一条途径。

在国大副研究员Duong Hai-Minh(左前)和Nhan Phan-Thien教授(前中)的带领下,国大的研究人员开发了世界上第一种由废旧橡胶制成的气凝胶。

全球每年产生约10亿只废旧轮胎,这些都是高度耐用且不可生物降解的,只有40%被回收,剩余的废料要么被焚化(占49%),生成会危害健康和安全的有毒物质,要么最终被填埋(占11%)。除了堆填区快要用完以外,还有可能产生渗滤液,从而造成环境污染。

气凝胶是衍生自凝胶的超轻质多孔固体材料,具有极低的密度和导热率。

在国大开发的橡胶气凝胶具有极轻,高吸收性,高耐用性的特点。相比之下,大多数气凝胶都非常脆且易碎-高效吸收热量和声音,在吸油、隔热和隔热等应用中具有潜在用途隔音。

橡胶气凝胶的吸收剂是聚丙烯等传统吸收剂的两倍。吸音效率比相同厚度的商用泡沫吸收器高27%;并且,它具有很高的耐热性,厚度为2.54厘米的橡胶气凝胶的热传递极限相当于25个玻璃窗玻璃。

此外,橡胶气凝胶在压缩后可以弹回其原始形状,使其适合用作工业用途的绝缘材料,例如海底系统,炼油厂和工业建筑。此外,当涂在甲氧基三甲基硅烷中时,橡胶气凝胶具有极强的防水性,可用于防止水分腐蚀或损坏绝缘设备。

为了生产新型气凝胶,首先将回收的汽车轮胎掺入细纤维中。然后将这些纤维浸泡在水中和少量化学交联剂中,即含有能够化学连接到蛋白质或其他分子上特定官能团的反应性末端的分子。

交联剂可以扩散并与纤维表面反应以产生多孔结构,然后,使用搅拌器将橡胶纤维和环保溶剂的混合物均匀分散20分钟。然后将悬浮凝胶在-50℃冷冻干燥最多12小时。

国大机械工程系研究小组负责人兼材料副教授Duong Hai Minh说,制造过程简单,经济高效且环保。此外,他指出,该过程需要12到13个小时才能完成,每1 m 3和1 cm厚的橡胶气凝胶的成本不到10美元。

该时间比团队在《胶体和表面A:物理化学和工程方面》中发布的方法所需的两天有所改善。当前的方法不仅需要更少的时间,而且更简单。此外,该方法可以容易地扩大规模以进行批量生产,从而使橡胶气凝胶具有商业吸引力。

Duong表示,该团队期待与Mapletree Investments和行业合作伙伴合作,将新型气凝胶对环境产生积极影响,以使新型技术商业化并扩大规模。利用Mapletree的贡献,该团队将进行进一步的研究以增强橡胶气凝胶的性能,并探索其他应用以及使用其他类型的废料转化为气凝胶。

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