Sammensatte piezoelektriske materialer udvundet af almindelige affaldsprodukter

Et forskerhold ledet af professor Jyh-Ming Wu fra Institut for Materialevidenskab og Teknik ved National Tsing Hua University (NTHU) i Taiwan har for nylig udviklet to sammensatte piezoelektriske materialer udvundet af almindelige affaldsprodukter. Den ene er en ny type katalysator udvundet af kasserede risskaller og er i stand til at behandle industrispildevand 90 gange hurtigere end de fotokatalysatorer, der nu er i brug. Den anden er et materiale, der er udvundet af kasserede blæksprutteknogler og er blevet brugt til at fremstille en selvrensende gennemsigtig film, der er egnet til brug som cover på mobiltelefonens skærme, elevator knapper, dørhåndtag, etc.

Organisk industrispildevand behandles typisk ved brug af fotokatalysatorer; imidlertid, konventionelle fotokatalysatorer kræver tilstrækkeligt lys, og spildevand er normalt ikke særlig gennemsigtigt, så effektiviteten har en tendens til at være lav. Med dette problem i tankerne, Wus forskerhold ekstraherede siliciumdioxid fra risskaller og tilsatte derefter molybdæn og svovl for at fremstille et kvartskomposit piezoelektrisk materiale. Materialet kan sprøjtes ind i en fabriks spildevandsrørledning, hvor trykket, der genereres af vandstrømmen, hjælper med at rense forureningen uden behov for lys.

Denne nye type kvartskomposit piezoelektrisk materiale kan også klare de svære at behandle farvestoffer i spildevandet produceret af tekstilfabrikker. Professor Wu demonstrerede dette ved at hælde kvartskompositpulveret i et bægerglas med vand farvet med farvestoffer, blande det i ved forsigtigt at omrøre bægerglasset; inden for et par minutter, vandet er blevet helt klart.

Wu forklarede, at det, der gør dette nye materiale så effektivt, er tilsætningen af ​​molybdæn og svovl under produktionsprocessen; som resultat, stykker af molybdændisulfid vokser på kvartsstaven - som ser ud som en muskatblomme - og øger kontaktområdet mellem materialet og kloakvandet, derved gøre behandlingen mere effektiv.

Wu understregede, at ud over spildevandsrensning, dette materiale kan også bruges til at producere brint, som kan indsamles og bruges til at producere energi; ud over, disse piezoelektriske materialer genanvendelige og biologisk nedbrydelige, tilvejebringelse af en form for spildevandsrensning, som er billig, praktisk, effektiv og miljøvenlig.

Forskerholdets arbejde er for nylig blevet omtalt i internationale tidsskrifter Avancerede materialer og Avancerede funktionelle materialer , og deres kvartskompositmateriale har allerede modtaget patenter i Taiwan og USA.

Wus forskerhold har også haft held med at udvinde kitin fra blæksprutteknogler og bruge det til at producere et nyt sammensat piezoelektrisk materiale, der er egnet til at producere en gennemsigtig film, som gennemgår selvsterilisering, når den berøres, hvilket gør den særdeles velegnet som skærmdæksel til forskellige ting på offentlige steder, såsom automatiserede billetautomater.

Wu demonstrerede filmens desinficerende effekt ved at smøre en prøve med Escherichia coli, påføre tryk i 25 minutter, derefter fjerne trykket og vente fem minutter. Efter fem gentagelser af denne procedure, Escherichia coli blev reduceret med 76%.

Det kitin, der bruges til at fremstille dette nye piezoelektriske materiale, kan også udvindes fra rejeskaller, krabbeskaller og blæksprutteben, og det kan også fremstilles ved hjælp af bionisk teknologi. På grund af dens egnethed til at fremstille en selvsteriliserende transparent film til dækning af skærme, som dem der bruges på mobiltelefoner, dette nye materiale kan spille en nøglerolle i bekæmpelsen af ​​spredningen af ​​infektionssygdomme.