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美研制出廉价环保的新型水凝胶材料
来源:山西省煤化工发展促进中心
时间:2016/12/16

水凝胶是一种具有高保水、高吸水特性的软材料,用于尿不湿、隐形眼镜制造等多个领域。但造价较高、伸缩性较差、对人体和环境有毒害等因素限制了水凝胶的商业应用。美国研究人员日前宣布,他们发明了一种用天然材料制造水凝胶的新工艺,所制备的水凝胶廉价、安全、伸缩性充分,可在食品加工、灭火等方面有新的应用。

这一研究发表在《国家科学院学报》月刊上。斯坦福大学研究人员说,他们研制的新型水凝胶包含两种廉价而丰富的基本原料,一种是取自木屑、农作物秸秆等天然材料的纤维素聚合物,另一种是取自沙子的胶态二氧化硅纳米粒子。将两种材料混合起来,可以获得稳定的水凝胶。

研究人员认为,这种简单廉价的工艺有望克服目前造价较高的限制,使以工业规模生产水凝胶成为可能。加上伸缩性强、无毒环保等特点,新型水凝胶材料有广泛应用前景。研究人员介绍了将新型水凝胶试用于清洗酿酒厂管道和散播阻燃剂的情况。

酿酒厂用管道运送液体产品,需要大量水冲洗残留在管道中的液体产品,而产品残留物由于遇水稀释,大多被丢弃。负责该研究的斯坦福大学材料科学助理教授埃里克·阿佩尔说,酿酒厂在生产过程中会损失2%的产品,大多在转运环节发生。他们与加利福尼亚州一家葡萄酒厂合作,尝试用一种特殊配方的水凝胶代替水冲洗管道中的残留葡萄汁。由于水凝胶不与葡萄汁混合,因此几乎没有造成产品损失。由纤维素和胶态二氧化硅这样的食品级材料构成的水凝胶也没有影响葡萄汁的气味和味道。

北美地区山火频发,需要大量阻燃剂用于灭火。许多阻燃剂包含污染地下水的化学成分,也容易被随后喷洒的水冲掉,影响灭火效果。研究人员在实验中将阻燃剂与新型水凝胶混合使用,结果发现这种混合物附着在燃烧物上的时间比普通阻燃剂更长,可以保护阻燃剂不被随后喷洒的水冲走。阿佩尔说,相比普通阻燃剂,混合水凝胶的阻燃剂还可以从更高的空中投放,飘散和挥发较少,也不会污染地下水。

研究团队正在大规模测试新型水凝胶材料,以扩大其商业应用前景。他们还在开发新的水凝胶配方,使水凝胶材料可用于化妆品添加剂、石油钻井作业的润滑剂等方面。

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