除了日常聽到的“白色汙染”，此外還有“彩色汙染”——廢棄紡織品汙染，“黑色汙染”——橡膠輪胎汙染。每年，全世界產生約十幾億個廢舊輪胎，雖然橡膠輪胎非常耐用，但是一旦廢棄就無法生物降解。目前，只有40％的廢舊輪胎被回收成低附加值的產品；49％被焚燒，但是燃燒橡膠會產生有毒物質，危害健康和安全；還有11％被填埋，然而填埋是不可持續的，因為垃圾填埋場已經用完了，而且產生的滲濾液會對環境和土地造成嚴重汙染。
雖然有40％的廢舊橡膠輪胎被回收利用了，但全世界的回收率仍然很低，因為加工廢舊輪胎的成本高昂且能源消耗大。如今，廢舊輪胎處理已經成為世界性難題。
氣凝膠的潛在市場巨大，到2022年，全球汽車隔熱和隔音解市場預計將達到32億美元；全球漏油管理市場研究小組資深成員Nhan Phan-Thien教授補充說：“到2025年，這一數字有望達到1827億美元。”亮點近期，受當前潛在市場和環境問題的影響，新加坡國立大學Duong Hai-Minh副教授首次成功地將廢舊輪胎轉化為橡膠氣凝膠。將廢舊輪胎中的再生汽車輪胎纖維（RCTF）成功地製作為一種新型的橡膠氣凝膠，並全面研究了形態和性能，具有優異的隔熱、隔音及吸油性能。同時，該橡膠氣凝膠製造過程簡單，可以輕鬆擴大規模以進行批量生產。這些優異的性能使該橡膠氣凝膠成為具有商業吸引力的產品，具有在高價值工程領域應用的潛力。
橡膠氣凝膠的製造
研究人員首先將原始RCTF製成更細的纖維；然後按RCTF（1.0μg）、PV
A溶液（10μmL，0.05μg/ mL）、GA溶液（50μL，25％）和H2O（80μmL）的比例混合超聲；再將混合物在85°C的溫度下固化；最後通過冷凍乾燥，得到橡膠氣凝膠。
該橡膠氣凝膠的製造過程簡單，經濟高效且環保，整個製作過程僅需12到13個小時，生產一張面積1m
2，厚度1cm的橡膠氣凝膠只需不到50人民幣，可以輕鬆擴大規模以進行批量生產。
橡膠氣凝膠的形態和結構
圖1顯示了來自廢棄輪胎的RCTF和所得的橡膠氣凝膠，可以看出製備的橡膠氣凝膠非常柔軟。圖1d的反應機理顯示，在製備過程中添加的PVA使聚合物纖維的羥基與PVA鏈之間形成氫鍵；GA有助於在聚合物氧化物基團和PVA鏈之間形成縮醛橋，進一步增強橡膠氣凝膠的強度。
圖1. 橡膠氣凝膠的形態和製作機理
吸油性能
該橡膠氣凝膠具有低密度和高孔隙率的特性，這是由於PVA/GA交聯劑的擴散與RCTF表面反應形成縮醛和酯鍵，從而產生多孔結構。
這種高度多孔的特性使其成為清除溢油的良好吸收劑，它的吸收性是常規吸收劑的兩倍，可以在幾分鐘之內將溢油完全吸收到橡膠氣凝膠內部。
圖2. 吸油性能測試
吸音性能
研究人員製備的橡膠氣凝膠具有較大的纖維間接觸面積和纖維纏結，因此表面摩擦性強，傳播的聲波會產生能量損失，並且由於大量的內部反射而導致的內部摩擦損失也會增加，因此對聲音的吸收增加。該橡膠氣凝膠比相同厚度的商用泡沫吸收劑的效果高27％。
圖3. 橡膠氣凝膠的吸聲係數曲線
隔熱性能
在防火應用中，實用的隔熱材料需要具有很高的熱穩定性。該橡膠氣凝膠具有很高的耐熱性，一塊厚度為一英寸（2.54釐米）的橡膠氣凝膠的傳熱極限相當於25個標準玻璃窗玻璃，能夠滿足在防火領域中的應用。
圖4. 橡膠氣凝膠的熱失重曲線
高度耐用性大多數氣凝膠都非常脆且易碎，但是該橡膠氣凝膠在壓縮後可以彈回其原始形狀，而不是發生塑性變形，這表明它們具有良好的耐用性。 這種獨特的性能使其適合在多個領域用作絕緣材料，工業領域如煉油廠、工業建築等，日常生活領域如冰箱、鞋子、衣物等。
圖5. 橡膠氣凝膠的壓縮應變曲線
在本篇文章中，研究人員開發出一種新型的具有成本效益的橡膠氣凝膠製造技術，首次成功地將廢舊輪胎轉化為橡膠氣凝膠，並且通過了隔熱、隔音及吸油等性能的測試，並且與由纖維素/棉/塑料等為原料開發的氣凝膠性能相同。我們相信，這項技術將為廢棄輪胎的處理提供一種全新的方法，並且有望推動將其他類型廢料轉化為氣凝膠的技術發展。
原文鏈接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927775719305497?via%3Dihub
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