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美研制出廉價環保的新型水凝膠材料

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2017/02/13 10:40

        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。

  
        這一研究發表在《國家科學院學報》月刊上。斯坦福大學研究人員說,他們研制的新型水凝膠包含兩種廉價而豐富的基本原料,一種是取自木屑、農作物稭稈等天然材料的纖維素聚合物,另一種是取自沙子的膠態二氧化矽納米粒子。將兩種材料混合起來,可以獲得穩定的水凝膠。  研究人員認爲,這種簡單廉價的工藝有望克服目前造價較高的限制,使以工業規模生産水凝膠成爲可能。加上伸縮性強、無毒環保等特點,新型水凝膠材料有廣泛應用前景。研究人員介紹了將新型水凝膠試用于清洗釀酒廠管道和散播阻燃劑的情況。

 
        釀酒廠用管道運送液體産品,需要大量水沖洗殘留在管道中的液體産品,而産品殘留物由于遇水稀釋,大多被丟棄。負責該研究的斯坦福大學材料科學助理教授埃裏克·阿佩爾說,釀酒廠在生産過程中會損失2%的産品,大多在轉運環節發生。他們與加利福尼亞州一家葡萄酒廠合作,嘗試用一種特殊配方的水凝膠代替水沖洗管道中的殘留葡萄汁。由于水凝膠不與葡萄汁混合,因此幾乎沒有造成産品損失。由纖維素和膠態二氧化矽這樣的食品級材料構成的水凝膠也沒有影響葡萄汁的氣味和味道。

 
        北美地區山火頻發,需要大量阻燃劑用于滅火。許多阻燃劑包含汙染地下水的化學成分,也容易被隨後噴灑的水沖掉,影響滅火效果。研究人員在實驗中將阻燃劑與新型水凝膠混合使用,結果發現這種混合物附著在燃燒物上的時間比普通阻燃劑更長,可以保護阻燃劑不被隨後噴灑的水沖走。阿佩爾說,相比普通阻燃劑,混合水凝膠的阻燃劑還可以從更高的空中投放,飄散和揮發較少,也不會汙染地下水。

 
        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。(新华社旧金山 记者马丹)