除了日常听到的“白色污染”，此外还有“彩色污染”——废弃纺织品污染，“黑色污染”——橡胶轮胎污染。每年，全世界产生约十几亿个废旧轮胎，虽然橡胶轮胎非常耐用，但是一旦废弃就无法生物降解。目前，只有40％的废旧轮胎被回收成低附加值的产品；49％被焚烧，但是燃烧橡胶会产生有毒物质，危害健康和安全；还有11％被填埋，然而填埋是不可持续的，因为垃圾填埋场已经用完了，而且产生的渗滤液会对环境和土地造成严重污染。

虽然有40％的废旧橡胶轮胎被回收利用了，但全世界的回收率仍然很低，因为加工废旧轮胎的成本高昂且能源消耗大。如今，废旧轮胎处理已经成为世界性难题。

气凝胶的潜在市场巨大，到2022年，全球汽车隔热和隔音解市场预计将达到32亿美元；全球漏油管理市场研究小组资深成员Nhan Phan-Thien教授补充说：“到2025年，这一数字有望达到1827亿美元。”

亮点

近期，受当前潜在市场和环境问题的影响，新加坡国立大学Duong Hai-Minh副教授首次成功地将废旧轮胎转化为橡胶气凝胶。将废旧轮胎中的再生汽车轮胎纤维（RCTF）成功地制作为一种新型的橡胶气凝胶，并全面研究了形态和性能，具有优异的隔热、隔音及吸油性能。同时，该橡胶气凝胶制造过程简单，可以轻松扩大规模以进行批量生产。这些优异的性能使该橡胶气凝胶成为具有商业吸引力的产品，具有在高价值工程领域应用的潜力。

橡胶气凝胶的制造

研究人员首先将原始RCTF制成更细的纤维；然后按RCTF（1.0μg）、PVA溶液（10μmL，0.05μg/ mL）、GA溶液（50μL，25％）和H2O（80μmL）的比例混合超声；再将混合物在85°C的温度下固化；最后通过冷冻干燥，得到橡胶气凝胶。

该橡胶气凝胶的制造过程简单，经济高效且环保，整个制作过程仅需12到13个小时，生产一张面积1m2，厚度1cm的橡胶气凝胶只需不到50人民币，可以轻松扩大规模以进行批量生产。

橡胶气凝胶的形态和结构

图1显示了来自废弃轮胎的RCTF和所得的橡胶气凝胶，可以看出制备的橡胶气凝胶非常柔软。图1d的反应机理显示，在制备过程中添加的PVA使聚合物纤维的羟基与PVA链之间形成氢键；GA有助于在聚合物氧化物基团和PVA链之间形成缩醛桥，进一步增强橡胶气凝胶的强度。

图1. 橡胶气凝胶的形态和制作机理

吸油性能

该橡胶气凝胶具有低密度和高孔隙率的特性，这是由于PVA/GA交联剂的扩散与RCTF表面反应形成缩醛和酯键，从而产生多孔结构。

这种高度多孔的特性使其成为清除溢油的良好吸收剂，它的吸收性是常规吸收剂的两倍，可以在几分钟之内将溢油完全吸收到橡胶气凝胶内部。

图2. 吸油性能测试

吸音性能

研究人员制备的橡胶气凝胶具有较大的纤维间接触面积和纤维缠结，因此表面摩擦性强，传播的声波会产生能量损失，并且由于大量的内部反射而导致的内部摩擦损失也会增加，因此对声音的吸收增加。该橡胶气凝胶比相同厚度的商用泡沫吸收剂的效果高27％。

图3. 橡胶气凝胶的吸声系数曲线

隔热性能

在防火应用中，实用的隔热材料需要具有很高的热稳定性。该橡胶气凝胶具有很高的耐热性，一块厚度为一英寸（2.54厘米）的橡胶气凝胶的传热极限相当于25个标准玻璃窗玻璃，能够满足在防火领域中的应用。

图4. 橡胶气凝胶的热失重曲线

高度耐用性

大多数气凝胶都非常脆且易碎，但是该橡胶气凝胶在压缩后可以弹回其原始形状，而不是发生塑性变形，这表明它们具有良好的耐用性。这种独特的性能使其适合在多个领域用作绝缘材料，工业领域如炼油厂、工业建筑等，日常生活领域如冰箱、鞋子、衣物等。

图5. 橡胶气凝胶的压缩应变曲线

在本篇文章中，研究人员开发出一种新型的具有成本效益的橡胶气凝胶制造技术，首次成功地将废旧轮胎转化为橡胶气凝胶，并且通过了隔热、隔音及吸油等性能的测试，并且与由纤维素/棉/塑料等为原料开发的气凝胶性能相同。我们相信，这项技术将为废弃轮胎的处理提供一种全新的方法，并且有望推动将其他类型废料转化为气凝胶的技术发展。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927775719305497?via%3Dihub