科学研究

随着汽车的大量普及，每年产生的废旧轮胎数量不断增加，据预测，2030年产生的废旧轮胎将达到12亿吨。废旧轮胎的循环与资源化利用既能解决大量固废的环境污染问题，又能促进橡胶工业的可持续化，对实现绿色、循环和低碳的健康发展具有重要意义。

新加坡国立大学的一组研究人员发现汽车废旧轮胎中的尼龙纤维通过适当的处理，可以制备得到气凝胶。但是他们的工作只利用了废旧轮胎中含量极少的尼龙纤维，而轮胎中含量高的橡胶却并未实现回收利用。废轮胎中的橡胶胶粉是否也能做成气凝胶呢？

近日，我院万丽副教授指导硕士研究生杨士伟和郑诗琴，成功地设计了一种开创性的直接方法，将实验室制备的分散性橡胶粉(DRP)与交联剂和分散剂混合，从而使其转化为橡胶气凝胶。文章发表在Chemical Engineering Journal (CEJ)期刊上。硕士研究生张友佳和陈江一，22级新能源专业本科生张晨阳也参与了该成果的研究工作。这是首次采用废旧轮胎橡胶粉制备气凝胶，并表现出优异的压缩性，隔热性及疏水性。

橡胶粉气凝胶合成路线示意图

文章主要探讨了聚乙烯醇(PVA)、黄原胶(XG)和戊二醛(GA)的配比对制备具有理想三维多孔结构RAs的相对最佳实验参数。研究了RAs的形貌、压缩性、隔热性和疏水性。据实验数据可得，在控制实验参数下得到了相对最佳的RAs。此外，通过模具调整RAs的尺寸以满足特定的应用要求。RAs具有良好的压缩回弹特性，形变67%后依然可恢复原状。还表现出优异的隔热性能，在200 ℃以下的温度可保持稳定。通过表面改性的RAs具有极强的疏水稳定性，在隔热应用领域可防止水份的侵蚀。

本研究中RAs优异的隔热疏水性能使其在保温和水油分离领域具有显著的应用价值。此外，所提出的RAs制备工艺为废旧轮胎的处理提供了一种有效的策略，使其转化为高附加值产品，并有助于未来废旧轮胎回收技术的进步。

研究团队认为：这仅仅是为了绿色可持续发展做出的一小步贡献，制备的橡胶气凝胶在各种性能上还有很多优化空间，我们将专注于此并继续深入研究。期待与商业伙伴一起实现此技术的工业化，以此为废旧轮胎的回收乃至废橡胶的回收实现绿色化循环利用。

文章链接https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152670

                                                                                                                                                                          （审稿：施德安）