写的氮杂2016年2月5
一组来自新加坡国立大学工程学院是第一个找到将废纸转化为绿色纤维素气凝胶的方法。这些气凝胶具有防水、超轻、无毒、柔韧和非常强的性能,适用于包装、隔热和油污清洗等应用。
气凝胶还可以有效地作为智能材料用于许多生物医学应用,以及作为药物递送的涂层材料。亚博网站下载该研究小组由机械工程系助理教授Duong Hai Minh领导。
气凝胶是人类已知的最轻的固体材料之一,也是可用的最好的绝缘材料之一。亚博网站下载传统的气凝胶主要由二氧化硅制成,这是不环保的。相比之下,纤维素成本较低,占再生纸的75%至85%。我们的团队开发了一种简单、经济、快速的将废纸转化为气凝胶的方法。除了导热系数低,这些新型气凝胶还有几个独特的特点,其中之一就是超高的吸油能力——它比市场上现有的商业吸附剂高4倍。我们对这种新材料的潜在应用感到非常兴奋。
新加坡国立大学机械工程系杨海明教授
通过回收纸垃圾来减少环境问题
在全球一级,预计纸张的生产将增加到2020年的5亿。由于纸张产生的废物量也将每年增加,并且难以处置。这种与纸相关的废物生产的增加导致森林破坏,也污染了环境。通过转换或回收纸浪费来创建有用的产品,可以保护环境。
新加坡国立大学的研究小组开发了一种更环保的技术,将废纸转化为气凝胶。
我们的制造工艺使用70%的能量,在空气和水中产生较少的污染排放,以及在氯漂白过程中使用较少的二恶英。它也更快 - 整个过程只需要三天。
新加坡国立大学机械工程系杨海明教授
比商业油吸附剂有效四倍
独特的纤维素气凝胶具有极高的吸油能力和拒水性能。气凝胶涂有三甲氧基甲基硅烷(MTMS),可以吸收其干重90倍的油。由于这种特性,气凝胶被认为比市面上其他的油吸附剂更有效4倍。通过挤压气凝胶可以回收99%以上的原油。
石油泄漏是威胁海洋生态系统的严重灾难。吸附被认为是清理漏油最有效的方法之一。聚丙烯(PP)基吸附剂广泛用于吸油,但其不可生物降解,吸油能力低且缓慢。因此,我们的新型纤维素气凝胶是目前石油泄漏清理方法的一个有吸引力的替代方法,其潜在市场规模为1435亿美元。
新加坡国立大学机械工程系杨海明教授
超级隔热材料亚博网站下载
这种独特的纤维素气凝胶还被用作建筑隔热材料。亚博网站下载
据观察,新加坡的建筑物,空调中的大约三分之二的能量,建筑物中约25%-30%的热损失来自门,窗户,屋顶和地下室。因此,对环境友好型吸附剂的市场需求量很高,其具有防水性和吸收能力。吸附剂还提供有效的隔热,安装昂贵。它在全球观察到的是,建筑物的保温绝缘潜在的市场为33亿美元。
作为保温材料,我们的新型纤维素Aerogels提供了一些额外的优点。他们的防水性能使它们适应干燥和多雨的天气,并且在热带气候中,它们的结构保持稳定约六个月。非常强大,他们增加了建筑力量。此外,这些气凝胶是轻巧且纤薄的,导致宽薄的墙壁,从而增加了建筑空间。
新加坡国立大学机械工程系杨海明教授
潜在的应用需求量
这些气凝胶的应用可用于包装工业。现在,先进的纤维素气凝胶纳米片或生态友好的可生物降解气凝胶泡沫材料可以亚博网站下载取代塑料包装材料,如气泡包装。
气凝胶具有高孔隙率和高比表面积,可作为智能药物或药物递送的涂层材料。亚博网站下载
研究人员发现了一种技术来扩大气凝胶的重量容量。在这种方法中,纤维素气凝胶纤维被注入一种金属纳米颗粒溶液。yabo214随后,将纤维素气凝胶锤击成扁平,以去除大量空气,从而获得一层磁性薄膜。这种薄膜的重量超过每平方厘米28吨。
MTMS-uncoated纤维素气凝胶的亲水性使其能够吸收和保留大量的极性流体,如酒精和水。这一特性使得mtms无涂层的纤维素气凝胶可以用于卫生巾和婴儿尿布等产品。
此外,压缩形式的纤维素气凝胶可以注射到伤口腔内,以堵塞危及生命的伤口,如刺伤和枪伤。气凝胶中的海绵会在腔内膨胀,产生足够的压力来阻止危及生命的大出血,并在20秒或更短的时间内止血。存活率可以大大提高,因为在纤维素气凝胶中发现这种令人难以置信的速度。
从创意到市场
The team have registered a patent for this new invention in Southeast Asia, India, China, and the U.S. For commercialization, this new technology has been licensed by the NUS Industry Liaison Office, which is part of NUS Enterprise, to Bronxculture Pte Ltd in November 2015. Bronxculture plans to manufacture the cellulose aerogels and then expand its applications in three areas, such as, oil absorption materials, insulating materials for packaging boxes, and insulating layer for winter garment.