由加州大學(xué)洛杉磯分校化學(xué)工程師領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了一種方法，通過(guò)回收沙發(fā)和床墊中常見的聚合物泡沫，制造出強(qiáng)度與水泥相當(dāng)?shù)膱?jiān)韌耐用的復(fù)合材料。
這一發(fā)現(xiàn)的靈感來(lái)自于天然的高強(qiáng)度材料，如貝殼或珍珠層。這些材料的特點(diǎn)是其獨(dú)特的微型互連板結(jié)構(gòu)，這使它們?cè)趹?yīng)力作用下非常耐開裂。在加州大學(xué)洛杉磯分校薩穆埃利工程學(xué)院化學(xué)和生物分子工程副教授Samavaya Srivastava的領(lǐng)導(dǎo)下，該研究團(tuán)隊(duì)旨在創(chuàng)造一種由無(wú)機(jī)相和有機(jī)相組成、強(qiáng)度相當(dāng)?shù)暮铣蓮?fù)合材料，這一直是該領(lǐng)域的一個(gè)長(zhǎng)期挑戰(zhàn)。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《ACS Polymers Au》雜志上，重點(diǎn)介紹了這種新材料像巖石一樣的性質(zhì)。與水泥（水泥與水或沙子混合，可以制成建筑基礎(chǔ)設(shè)施的混凝土）相比，這種復(fù)合材料重量更輕，固化時(shí)間更短，抗彎強(qiáng)度更強(qiáng)。
Samavaya Srivastava 表示：“這種制造方法簡(jiǎn)單，且具有在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的潛力，這讓它真正有別于其他復(fù)合材料。”
該復(fù)合材料還為聚氨酯泡沫開辟了一條新的回收途徑。聚氨酯泡沫通常用于沙發(fā)、床墊等家具或車內(nèi)。到目前為止，回收這些材料一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樽罱K產(chǎn)品通常具有不一致的特性，例如化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定和顏色不理想。
該研究的第一作者之一、加州大學(xué)洛杉磯分校薩穆埃利分?；瘜W(xué)工程博士畢業(yè)生Divya Iyer稱：“這些高強(qiáng)度復(fù)合材料可以作為出色的隔熱和隔音屏障。為了制造它們，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種化學(xué)途徑，將一種常見的聚合物升級(jí)回收為具有優(yōu)于市售材料（包括水泥）的機(jī)械和功能性能的材料?！?/p>
以前生產(chǎn)類似的生物啟發(fā)復(fù)合材料的嘗試主要以金屬合金和礦物為特色，如氧化鋁。不幸的是，這些材料需要使用高溫和大量的加工。最近的嘗試是將聚合物與無(wú)機(jī)材料（例如石墨和氧化鋅）結(jié)合使用。
Samavaya Srivastava 表示：“我們的方法是‘一鍋法’，不需要高溫或復(fù)雜的加工條件。研究結(jié)果還開辟了一條回收材料的新途徑，這些材料原本會(huì)被送往垃圾填埋場(chǎng)——尤其是床墊和汽車座椅?，F(xiàn)在我們將能夠?qū)⑺鼈冝D(zhuǎn)化為高質(zhì)量的商業(yè)產(chǎn)品。”
這種新型復(fù)合材料的特點(diǎn)是回收的有機(jī)化合物多元醇和天然無(wú)機(jī)材料之間有永久的化學(xué)共價(jià)鍵，這有助于提高其強(qiáng)度和耐久性。除了用作隔熱和隔音材料方面的潛力外，這種材料還可用于替代水泥，水泥的生產(chǎn)約占全球二氧化碳排放量的8%。研究人員表示，回收材料，例如本研究中開發(fā)的材料，可以為水泥和其他建筑產(chǎn)品（包括干式墻和輕質(zhì)混凝土）提供可持續(xù)的替代品。
這項(xiàng)研究由床墊回收委員會(huì)和美國(guó)能源部高級(jí)研究計(jì)劃署資助。
