由加州大學洛杉磯分?；瘜W工程師領(lǐng)導的一個研究小組發(fā)現(xiàn)了一種方法，通過回收沙發(fā)和床墊中常見的聚合物泡沫，制造出強度與水泥相當?shù)膱皂g耐用的復合材料。
這一發(fā)現(xiàn)的靈感來自于天然的高強度材料，如貝殼或珍珠層。這些材料的特點是其獨特的微型互連板結(jié)構(gòu)，這使它們在應力作用下非常耐開裂。在加州大學洛杉磯分校薩穆埃利工程學院化學和生物分子工程副教授Samavaya Srivastava的領(lǐng)導下，該研究團隊旨在創(chuàng)造一種由無機相和有機相組成、強度相當?shù)暮铣蓮秃喜牧希@一直是該領(lǐng)域的一個長期挑戰(zhàn)。
這項研究發(fā)表在《ACS Polymers Au》雜志上，重點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，可以制成建筑基礎設施的混凝土）相比，這種復合材料重量更輕，固化時間更短，抗彎強度更強。
Samavaya Srivastava 表示：“這種制造方法簡單，且具有在各個領(lǐng)域應用的潛力，這讓它真正有別于其他復合材料。”
該復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挑戰(zhàn)，因為最終產(chǎn)品通常具有不一致的特性，例如化學性質(zhì)不穩(wěn)定和顏色不理想。
該研究的第一作者之一、加州大學洛杉磯分校薩穆埃利分?；瘜W工程博士畢業(yè)生Divya Iyer稱：“這些高強度復合材料可以作為出色的隔熱和隔音屏障。為了制造它們，我們設計了一種化學途徑，將一種常見的聚合物升級回收為具有優(yōu)于市售材料（包括水泥）的機械和功能性能的材料?！?/p>
以前生產(chǎn)類似的生物啟發(fā)復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機材料（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，這些材料原本會被送往垃圾填埋場——尤其是床墊和汽車座椅。現(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?！?/p>
這種新型復合材料的特點是回收的有機化合物多元醇和天然無機材料之間有永久的化學共價鍵，這有助于提高其強度和耐久性。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。
這項研究由床墊回收委員會和美國能源部高級研究計劃署資助。
