作者:Srinivasa Raghavan 来源:《物质》 发布时间:2022/12/27 22:21:24
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超级“水凝胶”来了,吸附力是纸巾3倍

 

当厨房里的水溅出来时,纸巾和抹布就能解决问题。不过,研究人员已经制造出“更好的吸附剂”——吸收并容纳的水基液体是普通纸巾三倍多的水凝胶。相关研究近日发表于《物质》杂志。研究者表示,这种可吸收、可折叠、可切割的“凝胶片”,有朝一日可能被用于厨房或手术室来吸收液体。

通常有两种材料可以吸收液体——多孔材料和水凝胶。像布和纸这样的多孔材料是灵活、可折叠的,虽然易于使用,但吸收力并不强。另一方面,由聚合物(大分子网)构成的高吸水性水凝胶可以吸收超过自身重量100倍的水。然而,当干燥时,这些水凝胶会变成易碎的固体。

“我们重新设想了水凝胶的样子。”美国马里兰大学的论文通讯作者Srinivasa Raghavan说,“我们所做的就是将纸巾和水凝胶的理想特性结合起来。”

为了制作凝胶片,研究团队首先将酸、碱和水凝胶的其他成分混合在一个带拉链的袋子里。就像醋遇到小苏打一样,这种混合物在凝胶中释放出二氧化碳气泡,形成了一种多孔的泡沫状材料。接下来,研究人员将这个带拉链的袋子夹在玻璃板之间,形成一个薄片,然后暴露在紫外线下,于是,液体在气泡周围凝结,留下气孔。最后,研究小组将固定的薄片浸入酒精和甘油中,然后风干。这使得干燥的凝胶片也能保持柔软和灵活,拥有类似织物的质地。

Raghavan说:“据我们所知,这是第一个被报道具有这种柔软触觉和机械性能的水凝胶。”研究人员表示,这些凝胶片在环境条件下也保持了一年的柔软和灵活,稳定性良好。“我们正试图用简单的材料获得一些独特的性能。”

与商用布垫和纸巾相比,同样大小的凝胶片吸收的液体量是前者的三倍以上。当研究人员将凝胶片放在25毫升溢出的水面上时,凝胶片在20秒内膨胀并吸收了这些水,并能保持水不滴落。然而,布垫只吸收了大约60%的水,并会滴水。

凝胶片在黏稠的液体中也表现良好,比如糖浆、血液,甚至是比水浓度大100万倍的液体。研究人员发现,凝胶片可以在60秒内吸收近40毫升的血液,而纱布敷料只吸收了55%。凝胶片也能很好地保持吸收的血液,而浸透的纱布则会滴漏血液。与卫生巾、海绵和纱布相比,凝胶片吸收的血液量是其他材料的两倍多。

接下来,该团队计划通过增加吸收性、强化材料、降低成本和使其可重复使用来优化凝胶片。研究人员还在寻找一种能吸油的凝胶片。

Raghavan说:“原则上,凝胶片可能是纸巾的高级形式。”他设想这种凝胶片可以用于清理厨房和实验室里,还可以清理手术中存在的液体和经血。由于其柔韧和吸收性,凝胶片也有可能作为敷料,阻止严重伤口出血。“我一直有兴趣让我们的发明走得更远,而不仅仅是发表论文。如果能把它用于实际应用,那就太棒了。”(来源:中国科学报 晋楠)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.11.021

 
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