Forskere gør modeaffald til multifunktionelt materiale

Et forskerhold fra National University of Singapore (NUS) Teknisk Fakultet har udviklet en hurtig, billig og grøn metode til at konvertere bomuldsbaseret stofaffald, såsom uønsket tøj, i meget komprimerbare og ultralette aerogeler i bomuld. Forskerne demonstrerede også anvendelsen af ​​dette nye materiale for at holde militære vandflasker kolde og for effektiv kontrol af hurtig blødning.

Aerogels er blandt de letteste materialer i verden og er meget porøse med stærk absorptionskapacitet og lav varmeledningsevne. Disse unikke egenskaber gør aerogeler meget velegnede til applikationer i områder, herunder rengøring af olieudslip, produkter til personlig pleje såsom bleer, og til varme- og lydisolering. Mens aerogeler først blev skabt i 1930'erne, de er ikke blevet bredt vedtaget af industrien på grund af høje produktionsomkostninger. NUS -teamet har med succes foregået udviklingen af ​​aerogeler ved hjælp af bomuldsfibre høstet af tekstilaffald.

Ledet af lektor Hai Minh Duong og professor Nhan Phan-Thien fra Institut for Maskinteknik ved NUS Tekniske Fakultet, forskergruppen opdagede, at de nye bomulds aerogeler let kan komprimeres, og de kan også meget hurtigt genoprette op til 97 procent af deres oprindelige størrelse, når de placeres i vand.

"Denne nye miljøvenlige bomuldsgel er en stor forbedring i forhold til den aerogel, som vores team tidligere havde udviklet ved hjælp af papiraffald. Det er meget komprimerbart, derfor kan omkostninger til opbevaring og transport reduceres betydeligt. Desuden, disse aerogeler i bomuld kan fremstilles inden for otte timer - det er ni gange hurtigere end vores tidligere opfindelse, og cirka 20 gange hurtigere end de nuværende kommercielle fremstillingsprocesser. De er også stærkere, gør dem mere egnede til masseproduktion. Selvom vi har demonstreret ny anvendelse af bomulds aerogeler til effektiv blødningskontrol og varmeisolering, vi vil fortsætte med at udforske nye funktioner til dette avancerede materiale, "sagde lektor Duong.

Effektiv kontrol af hurtig blødning

Blødning, det hurtige tab af blod, er forårsaget af skudsår eller andre dybt trængende skader, og kan ofte være livstruende. Blødningskontrolanordninger bruges til at udøve indre tryk for at stoppe blødning og fremme blodpropper.

Eksisterende blødningsstyringsanordninger omfatter en sprøjte fyldt med små kapsler af cellulosebaseret svamp belagt med chitosan, et naturligt blodproppemiddel, der stammer fra rejer og andre krebsdyr. En sprøjte indsættes i såret for at frigøre kapslen, som udvider og lægger pres på såret for at stoppe blodgennemstrømningen. Imidlertid, ekspansions- og absorptionshastighederne for cellulosebaserede svampe er stadig relativt langsomme.

For at imødegå disse begrænsninger, NUS-forskerne udviklede meget komprimerbare hybrid-bomulds-aerogelpiller, der er mere effektive end cellulosebaserede svampe til behandling af dybe hæmoragiske sår. Pellets, omfattende en optimal blanding af bomulds- og cellulose -aerogeler overtrukket med kitosan, er enkle og omkostningseffektive at producere, og de kan let integreres i en klinisk sprøjte, der skal bruges til blødningskontrol. Airgel -pellets af bomuld er også biokompatibel, derfor kan de sikkert administreres til behandling.

"Hver airgelpille af bomuld kan udvides til 16 gange sin størrelse på 4,5 sekunder-større og mere end tre gange hurtigere end eksisterende cellulosebaserede svampe-samtidig med at de bevarer deres strukturelle integritet. Bomulds aerogels unikke morfologi giver mulighed for en større absorptionskapacitet, mens den komprimerbare natur gør det muligt for materialet at ekspandere hurtigere for at udøve tryk på såret, "tilføjede Duong.

Resultaterne for denne nye applikation blev offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Kolloider og overflader A i januar 2018.

Varmeisolering

En militær kantine kan typisk rumme en liter vand og opretholde en kølig temperatur i cirka 30 minutter i et tropisk klima. NUS -forskergruppen, i samarbejde med DSO National Laboratories, udviklet en letvægts termisk jakke til at opretholde temperaturen i isopslæmningen - knust is og flydende vand - ved 0,1 til 1,0 grader Celsius i mere end fire timer. Den termiske jakke, som vejer cirka 200 gram, består af et airgel -lag af bomuld, der er indlejret i almindeligt anvendte stoffer for at give varmeisolering.

Den bomuldsgelgel-isolerede militære kantine tilbyder bedre varmeisoleringsevne i forhold til kommercielle isolerede vandflasker, såsom FLOE-flasker, og er meget sammenlignelig med vakuumkolvens. Imidlertid, FLOE -flasker og vakuumkolber er meget tungere og dyrere.

"Varmeisoleringsegenskaben for de nye bomulds aerogeler kan påføres forskellige forbrugerprodukter, såsom kølerposer for at holde madvarer friske. Vi forudser også et enormt potentiale for andre applikationer af høj værdi, såsom isolering af rørledninger og transport af flydende naturgas, som skal opbevares ved en lav temperatur, "sagde professor Nhan.