研究人员将塑料瓶废物变成超轻超级材料

来自新加坡国立大学(NUS)的研究人员通过创造一种将塑料瓶废物转化为气凝胶的方法，为许多有用的应用做出了重大贡献，解决了全球塑料废物问题。

塑料瓶通常由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，这是世界上回收率最高的塑料。新加坡国立大学领导的研究团队使用塑料瓶废料 - 世界上第一个 - 开发的PET气凝胶柔软，柔韧，耐用，极轻且易于操作。它们还具有优异的隔热性和强吸收能力。这些特性使其具有广泛应用的吸引力，例如建筑物的隔热和隔音，溢油清洁，以及消防员外套和二氧化碳吸收口罩的轻质衬里，可用于消防救援行动和火灾逃逸。这项开创性的工作是由新加坡国立大学工程学院机械工程系的海明阳副教授和Nhan Phan-Thien教授领导的研究小组完成的。生产PET气凝胶的技术是与新加坡制造技术研究所(SIMTech)的Xi Xiwen博士在科学，技术和研究机构(A * STAR)下合作开发的。

回收塑料瓶废物

塑料废物是有毒的，不可生物降解的。这种废物往往最终进入海洋和垃圾填埋场，影响海洋生物，造成地下水污染和土地稀缺等问题。从全球来看，塑料瓶的年消费量一直在稳步上升，到2021年预计每年将超过五万亿吨。“塑料瓶废料是最常见的塑料废料之一，对环境有不利影响。我们的团队开发了一种简单，经济，绿色的方法，将塑料瓶废料转化为PET气凝胶，用于许多令人兴奋的用途。瓶子可以回收生产A4大小的PET气凝胶片。制造技术也可以轻松扩展到大规模生产。这样，我们可以帮助减少塑料废物造成的有害环境损害，“Duong副教授说。

多功能PET气凝胶

研究小组花了两年时间(从2016年8月到2018年8月)开发制造PET气凝胶的技术。这项工作发表于2018年8月的科学期刊Colloids and Surfaces A.“我们的PET气凝胶非常通用。我们可以为它们提供不同的表面处理，以针对不同的应用进行定制。例如，当与各种甲基结合使用时，PET气凝胶可以非常快速地吸收大量的油。根据我们的实验，它们Nhan教授补充道，“现有商业吸附剂的性能比现有的商业吸附剂高7倍，非常适合溢油清理”。

更轻，更安全的消防员外套

另一个新颖的应用是利用PET气凝胶的隔热性能用于消防安全应用。现有的消防员外套体积庞大，通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，特别是在长时间操作期间。

当涂有阻燃化学品时，新型轻质PET气凝胶具有出色的耐热性和稳定性。它可承受高达620摄氏度的温度 - 这比传统消防员涂层中使用的热衬里高7倍，但重量仅为传统热衬里重量的10%左右。PET气凝胶的柔软和柔韧性也提供了更大的舒适度。Nhan教授解释说：“通过采用涂有阻燃剂作为衬里材料的PET气凝胶，可以使消防员的外套更轻，更安全，更便宜。也可以生产低成本的耐热夹克供个人使用。”

二合一面膜，吸收有害的二氧化碳和灰尘颗粒

当涂覆胺基时，PET气凝胶可以快速吸收环境中的二氧化碳。其吸收能力与防毒面具中使用的材料相当，后者既昂贵又笨重。为了说明这一应用，该团队将一层薄薄的PET气凝胶嵌入商业精细颗粒面罩中，以制造出能够有效吸收灰尘颗粒和二氧化碳的原型面罩。

Nhan教授说：“在新加坡等高度城市化的国家，使用PET气凝胶制成的二氧化碳吸收口罩和耐热夹克可与高层建筑中的灭火器并排放置，为平民逃离火灾提供额外保护。 ““用胺增强PET气凝胶衬里的面罩也可以使生活在中国等国家的人受益，这些国家的空气污染和碳排放是主要问题。这种口罩可以很容易地生产，也可以重复使用，”Duong副教授补充说。 。

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，以吸收有毒气体，如一氧化碳，这是烟雾中最致命的成分。在他们早期的工作中，研究团队成功地将纸张和时尚废物分别转化为纤维素和棉花气凝胶。加上最新的创新技术，包括将塑料瓶废料回收到气凝胶中，新加坡国立大学的团队最近被Tech Briefs评为2018年创建未来设计大赛的可持续技术类别的第一名。

下一步

该研究团队已为其新型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。新加坡国立大学的研究人员也热衷于与公司合作将这项技术推向市场。

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