新加坡国立大学 这些金属基气凝胶具有很高的热稳定性和机械稳定性，它们有可能被用作轻质建筑材料和用于生物医学目的的细胞生长
学分:新加坡国立大学 金属是世界上使用最广泛的材料之一——它们被用于炊具、工具、电器、电线、电脑芯片、珠宝等
随着对金属产品需求的增长，推广可持续和环保的金属废物回收方法至关重要，以帮助减少在经济中使用金属对环境的影响
回收金属废物的传统方法是能源密集型的，其中一些方法还会产生对环境有害的副产品，例如铝回收过程中的氨和甲烷
为了应对这一挑战，新加坡国立大学的一组研究人员展示了一种新的生态友好技术，将铝和镁废料转化为高价值的多功能气凝胶
这种向上循环的方法可以适用于所有类型的电力形式的金属废物，如金属碎片和电子废物
“我们的方法比传统的金属废物回收方法更便宜，不产生任何危险废物，消耗更少的能源，更环保
使用我们独特的制造技术制造的金属基气凝胶具有很高的热稳定性和机械稳定性
因此，它们是在高温或高机械冲击的恶劣环境中隔热和隔音的有前途的候选材料
我们也在探索这种气凝胶的新用途，例如生物医学应用，”研究小组组长、新加坡国立大学机械工程系副教授杨海明解释说
这一最新的技术突破是由多阳副教授和他的团队在他们早期利用不同类型的废弃物如塑料、纺织品、纸张、菠萝叶和其他类型的食物和农业废弃物开发气凝胶的成功基础上取得的
简单、低成本的制造工艺 新加坡国立大学团队开发了一种简单的制造工艺来制造金属基气凝胶
金属废料首先被磨成粉末，然后与化学交联剂混合
混合物在烘箱中加热，冷冻，然后冷冻干燥以产生气凝胶
根据所涉及的金属废料，工艺可能略有不同
平均来说，将粉末金属废料转化成气凝胶需要1到3天，而用传统方法生产气凝胶需要3到7天
简单的工艺也意味着金属基气凝胶可以以低得多的成本生产
利用新加坡国立大学团队开发的技术，一块1平方米大小、1厘米厚的金属基气凝胶的价格不到10新加坡元
50来生产，价格是市售二氧化硅气凝胶的一半
作为通用建筑材料的金属基气凝胶 气凝胶具有很高的吸收性，非常轻，并且具有极好的隔热和隔音能力
在他们早期的工作中，阿索克·多昂教授和他的团队已经表明，气凝胶的性质可以通过用化学物质涂覆来改变——例如，它们可以变得防水或防火
在他们最新的工作中，新加坡国立大学的团队发现了金属基气凝胶令人兴奋的新应用
一个有前途的应用是用作轻质建筑材料
“我们的铝气凝胶比传统混凝土轻30倍，隔热性好21倍
当在混合阶段添加光纤时，我们可以制造半透明的铝气凝胶，作为建筑材料，它可以改善自然采光，降低照明能耗，照亮黑暗或无窗区域
半透明的混凝土也可以用来建造人行道和夜间亮起的减速带，以提高行人和道路交通的安全性，”多昂教授补充道
新加坡国立大学团队制造的半透明铝气凝胶比商用半透明混凝土轻6倍，隔热性好6倍，价格便宜120倍
当涂上一种叫做甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)的化学物质时，铝气凝胶可以防水，并成为一种自清洁的建筑材料，当它与水接触时，污垢或碎片很容易被洗掉
金属基气凝胶也适合作为防火板、建筑和管道系统中的隔热材料，用于吸收室内环境中的空气污染物和清除溢油
用于细胞培养的金属基气凝胶 新加坡国立大学的团队也在考虑将气凝胶用于生物医学应用
“我们目前正与一家商业伙伴合作，测试我们的铝气凝胶作为细胞培养微载体的能力
微载体是用于细胞锚定和生长的微小珠粒
我们的第一次试验是在干细胞上进行的，使用了一种通常用于药物和化妆品测试的细胞系，结果非常令人鼓舞，”多昂教授解释道
为了用作微载体，将铝气凝胶研磨成粉末，并添加到细胞和生长培养基(包括营养物、抗生素和生长补充剂)的混合物中
细胞在37摄氏度的培养箱中培养12天
然后取出微载体，收集细胞用于各种用途
“经过12天的培养，我们的实验获得了70%的产率
这是第一次成功证明使用气凝胶培养细胞
我们需要进行更多的研究来优化培养条件和解决生物相容性要求
这是一个令人兴奋的发展，可能会为气凝胶在非常规应用中的更广泛应用打开大门，如药物和化妆品测试、疫苗开发和组织工程，”多昂教授解释道
新加坡国立大学团队最近在2021年2月22日的《材料循环和废物管理杂志》上发表了其利用铝废物制造气凝胶的工作
多阳副教授和他的团队还在与行业合作伙伴讨论将金属基气凝胶的制造技术商业化
在下一阶段的研究中，新加坡国立大学的团队还在研究开发金属基气凝胶，用于要求极高温度耐受性的应用，如军事应用
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