Forskere gør plastflaskeaffald til ultralet supermateriale med vidtrækkende applikationer

Forskere fra National University of Singapore (NUS) har ydet et betydeligt bidrag til at løse det globale problem med plastaffald, ved at skabe en måde at konvertere plastflaskeaffald til aerogeler til mange nyttige anvendelser.

Plastflasker er normalt fremstillet af polyethylenterephthalat (PET), som er den mest genbrugte plast i verden. PET-aerogeler udviklet af det NUS-ledede forskerhold ved hjælp af plastflaskeaffald-verdens første-er bløde, fleksibel, holdbar, ekstremt let og let at håndtere. De demonstrerer også overlegen varmeisolering og stærk absorptionskapacitet. Disse egenskaber gør dem attraktive til en bred vifte af applikationer, såsom varme- og lydisolering i bygninger, rengøring af olieudslip, og også som en let beklædning til brandmandsfrakker og kuldioxidabsorberingsmasker, der kunne bruges under brandredningsaktioner og brandflugt.

Dette pionerarbejde blev opnået af et forskerhold ledet af lektor Hai Minh Duong og professor Nhan Phan-Thien fra Institut for Maskinteknik ved NUS Tekniske Fakultet. Teknologien til fremstilling af PET -aerogeler blev udviklet i samarbejde med Dr. Xiwen Zhang fra Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) under Agency for Science, Teknologi og forskning (A*STAR).

Genbrug af plastflaskeaffald

Plastaffald er giftigt og ikke-bionedbrydeligt. Sådant affald ender ofte i oceaner og lossepladser, påvirker havets liv og forårsager problemer som forurening af grundvand og knaphed på land. Globalt set det årlige forbrug af plastflasker har været støt stigende, og det forventes at overstige en halv billion tons om året inden 2021.

"Plastflaskeaffald er en af ​​de mest almindelige former for plastaffald og har skadelige virkninger på miljøet. Vores team har udviklet en enkel, omkostningseffektiv og grøn metode til at konvertere plastflaskeaffald til PET-aerogeler til mange spændende anvendelser. Én plastflaske kan genbruges til fremstilling af et A4-aerogelark i størrelse A4. Fremstillingsteknologien er også let skalerbar til masseproduktion. På denne måde, vi kan hjælpe med at reducere de skadelige miljøskader forårsaget af plastaffald, "sagde assoc. prof. Duong.

Alsidig PET -aerogeler

Forskergruppen tog to år (fra august 2016 til august 2018) at udvikle teknologien til fremstilling af PET -aerogeler. Dette arbejde blev offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Kolloider og overflader A i august 2018.

"Vores PET -aerogeler er meget alsidige. Vi kan give dem forskellige overfladebehandlinger for at tilpasse dem til forskellige applikationer. F.eks. når det er inkorporeret med forskellige methylgrupper, PET -aerogeler kan absorbere store mængder olie meget hurtigt. Baseret på vores eksperimenter, de fungerer op til syv gange bedre end eksisterende kommercielle sorbenter, og er meget velegnede til rengøring af olieudslip, "tilføjede prof Nhan.

Lettere og sikrere brandmandsjakker

En anden ny anvendelse er at udnytte varmeisoleringsegenskaben for PET -aerogeler til brandsikkerhedsapplikationer.

Eksisterende brandmandsjakker er omfangsrige, og de bruges ofte sammen med andet åndedræts- og sikkerhedsudstyr. Dette kan tage en vejafgift på brandmænd, især under forlængede operationer.

Når den er belagt med brandhæmmende kemikalier, den nye lette PET -aerogel demonstrerer overlegen termisk modstand og stabilitet. Det kan modstå temperaturer på op til 620 grader Celsius - det er syv gange højere end den termiske foring, der bruges i konventionelle brandmandsjakker, men vejer kun cirka 10 procent af vægten af ​​konventionel termoforing. PET -aerogelens bløde og fleksible karakter giver også større komfort.

Prof Nhan forklarede, "Ved at anvende PET -aerogeler, der er belagt med brandhæmmere som foringsmateriale, brandmandsjakker kan gøres meget lettere, sikrere og billigere. Det er også muligt at producere billige varmebestandige jakker til personligt brug. "

2-i-1 maske, der absorberer skadelige kuldioxid og støvpartikler

Når belagt med en amingruppe, PET -aerogelen kan hurtigt absorbere kuldioxid fra miljøet. Dens absorptionskapacitet er sammenlignelig med materialer, der anvendes i gasmasker, som er dyre og omfangsrige. For at illustrere denne applikation, teamet indlejrede et tyndt lag PET -aerogel i en kommerciel finpartikelmaske for at skabe en prototypemaske, der effektivt kan absorbere både støvpartikler og kuldioxid.

Prof Nhan sagde, "I stærkt urbaniserede lande som Singapore, kuldioxidabsorberingsmaskerne og varmebestandige jakker fremstillet ved hjælp af PET-aerogeler kan placeres sammen med ildslukkere i højhuse for at give ekstra beskyttelse til civile, når de flygter fra en brand. "

"Masker foret med aminforstærkede PET-aerogeler kan også gavne mennesker, der bor i lande som Kina, hvor luftforurening og kulstofemission er store bekymringer. Sådanne masker kan let produceres, og kan også potentielt gøres genanvendelig, "tilføjede Assoc Prof Duong.

NUS -forskere ser også på at foretage en enkel overflademodificering af PET -aerogeler til absorption af giftige gasser, såsom kulilte, som er den dødeligste komponent i røg.

I deres tidligere arbejde, forskergruppen havde med succes konverteret papir og modeaffald til henholdsvis cellulose og bomulds aerogeler. Sammen med denne seneste innovation, der involverer genbrug af plastflaskeaffald til aerogeler, NUS -teamet blev for nylig tildelt førstepladsen i kategorien Sustainable Technologies i 2018 Create the Future Design Contest af Tech Briefs.