新加坡国立大学的研究人员为解决全球塑料垃圾问题做出了重大贡献, 他们创造了一种将塑料瓶垃圾转化为气凝胶的方法, 用于许多有用的应用.
塑料瓶通常由聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)制成, 这是世界上回收最多的塑料. 由新加坡国立大学领导的研究小组利用塑料瓶废料开发的PET气凝胶——这是世界首创——柔软, 灵活, 耐用, 非常轻且易于处理. 它们还具有优异的隔热性能和较强的吸收能力. 这些特性使其具有广泛的应用前景, 如建筑隔热和隔音, 油污清理, 以及消防服和二氧化碳吸收面罩的轻型衬里, 可用于消防救援和逃生.
塑料废物有毒且不可生物降解. 这种废物往往最终流入海洋和垃圾填埋场, 影响海洋生物, 并造成地下水污染和土地稀缺等问题. 在全球范围内, 塑料瓶的年消费量一直在稳步增长, 预计到2021年, 每年的消费量将超过5万亿吨.
塑料瓶废物是最常见的一种塑料废物, 对环境有不利影响. 该研究团队开发了一种简单, 经济, 环保的方法, 将塑料瓶废料转化为PET气凝胶, 用于多种用途. 一个塑料瓶可以回收来生产a4大小的PET气凝胶片. 这种制造技术也易于大规模生产. 通过这种方式, 我们可以帮助减少塑料垃圾对环境的危害.
研究团队花了两年时间(从2016年8月到2018年8月)来开发制造PET气凝胶的技术. 该PET气凝胶用途非常广泛. 我们可以给他们不同的表面处理, 以定制他们为不同的应用. 例如, 当加入不同的甲基, PET气凝胶可以吸收大量的油非常迅速. 根据我们的实验, 它们的性能比现有的商业吸附剂高出七倍, 而且非常适合清理漏油.
更轻更安全的消防服
另一种新颖的应用是利用PET气凝胶的隔热性能用于消防安全应用. 现有的消防服体积庞大, 经常与其他呼吸和安全设备一起使用. 这可能会对消防员造成伤害, 尤其是在长期的行动中.
新型轻质PET气凝胶涂上阻燃剂后, 具有优异的耐热性和稳定性. 它能承受620摄氏度的高温——这是传统消防服隔热层的7倍, 但重量只有传统隔热层的10%左右. 柔软灵活的PET气凝胶也提供了更大的舒适性.
通过采用涂有阻燃剂的PET气凝胶作为衬里材料, 消防员的外套可以变得更轻, 更安全, 更便宜, 还可以为个人使用生产低成本的耐热夹克.
吸收有害二氧化碳和灰尘颗粒的二合一面罩
当涂有胺类化合物时, PET气凝胶能迅速吸收环境中的二氧化碳. 它的吸收能力可与防毒面具中使用的材料相媲美, 后者既昂贵又笨重. 为了说明这一应用, 研究小组将一层薄薄的PET气凝胶嵌入到一种商用细颗粒面罩中, 以制造出一种既能有效吸收灰尘颗粒又能有效吸收二氧化碳的原型面罩.
在像新加坡这样高度城市化的国家, 使用PET气凝胶制成的二氧化碳吸收面罩和耐热夹克可以与高层建筑的灭火器放在一起, 以便在平民从火灾中逃生时提供更多的保护.
新加坡国立大学的研究人员还在研究对PET气凝胶进行简单的表面改性, 以吸收一氧化碳等有毒气体, 一氧化碳是烟雾中最致命的成分. 在他们早期的工作中, 研究小组已经成功地将纸张和时装废料分别转化为纤维素和棉花气凝胶.
该研究团队已经为其新型PET气凝胶技术申请了专利, 并将继续提高PET气凝胶的性能并探索新的应用.