슈퍼를 디자인하다

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14163(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

흡착제 패드와 필름은 일반적으로 환경 개선 목적으로 사용되어 왔지만 비용 효율성, 제조 용이성, 충분한 강도 및 재사용성을 보장하면서 전체 볼륨에 대한 접근을 최적화하도록 내부 구조를 설계하는 것은 여전히 ​​어려운 과제입니다. 여기에서 우리는 선택적 용해, 열 유도 상분리 및 어닐링을 통해 개발된 미세 기공, 거대 공극 및 스폰지와 같은 3D 공동을 갖춘 재활용 폴리프로필렌(PP)의 삼봉 흡착 필름을 보고합니다. 흡착제는 두께의 25배까지 팽창할 수 있는 cm2당 수백 개의 구멍을 갖고 있어 초고속 포화 동역학(30초 이내)과 최대 오일 흡착(97g/g)이 가능합니다. 흡착 메커니즘은 유사 2차 운동 모델을 따릅니다. 또한 흡착제는 쉽게 압축 가능하며 오일의 흡착, 탈착, 재흡수 과정에서 구조가 유지되어 재사용 효율이 96.5%에 달합니다. 오일 회수 공정에는 필름을 수동으로 압착하는 작업이 포함되므로 화학 처리가 필요하지 않고 청소 공정이 효율적입니다. 흡착제 필름은 실제 적용에 충분한 인장 강도와 함께 효과적인 흡착을 위한 높은 다공성을 보유합니다. 당사의 통합 기술은 최종 용도에 따라 맞춤화할 수 있는 강화된 다공성 고분자 구조를 만들어냅니다. 이 연구는 다양한 기능을 제공하는 폐기물 관리를 위한 지속 가능한 솔루션을 제공합니다.

플라스틱은 다양한 용도와 중요한 물리적 특성으로 인해 없어서는 안 될 존재가 되었으며, 이는 현대 경제에서 중요한 역할을 합니다1,2. 그러나 플라스틱 폐기물의 생산과 처리는 환경에 심각한 영향을 미쳤습니다. 현재까지 수십억 톤의 플라스틱이 생산된 것으로 추산되며, 지난 수십 년 동안 점진적인 플라스틱 폐기물 축적이 상당한 관심을 끌었습니다3,4.

플라스틱 폐기물을 처리하는 전통적인 방법에는 한계가 있습니다. 매립5과 소각6,7은 독성 가스와 미세 오염물질2,8의 주요 배출원입니다. 이 문제를 해결하기 위해 화석 자원의 지속 가능한 사용을 보장하고 환경을 보호하기 위해 플라스틱 폐기물9을 재활용하는 다양한 솔루션이 제안되었습니다. 이러한 솔루션에는 기계적 재활용, 열화학 재활용 및 업사이클링이 포함됩니다. 기계적 재활용은 대형 플라스틱 폐기물에 널리 사용되지만 첨가물 오염, 재료 품질 저하, 제한된 재료 범위 및 처리 복잡성으로 인해 제한됩니다10,11,12. 또한, 열분해는 최근 플라스틱 폐기물의 열화학적 재활용을 위한 유망한 방법으로 간주됩니다. 그러나 높은 에너지 소비, 독성 부산물 생성 및 결과 제품의 다양한 품질로 인해 항상 실행 가능한 솔루션이 아닐 수도 있습니다3,13,14.

플라스틱 폐기물을 업사이클링(Upcycling)이란 버려진 플라스틱 소재를 더 높은 가치와 기능성을 갖춘 새로운 제품으로 바꾸는 과정을 말한다. 폴리머 업사이클링에 대한 일부 비전통적인 접근법에는 가용매분해, 기계화학, 광개질, 생명공학, 열분해 및 용해/침전 방법이 포함됩니다. 플라스틱 폐기물을 업사이클링하는 것은 재활용 제품의 높은 품질, 환경적, 경제적 이점, 더 높은 에너지 효율성으로 인해 다른 재활용에 비해 더 나은 솔루션입니다15,16. 광전지, 배터리 전극, 탄소 나노튜브, 멤브레인, 강화용 첨가제는 물론 섬유, 필름, 복합재 등 다양한 고부가가치 제품을 생산하여 폐기물을 귀중한 자원으로 전환하고 지속 가능한 관행을 촉진할 수 있는 잠재력을 보여줍니다.17 ,18,19,20,21,22,23. 플라스틱 폐기물을 기름 흡수제로 업사이클링하는 것도 유용한 응용이 될 수 있습니다. 유출된 기름을 효과적으로 흡수하여 환경에 대한 기름 유출의 부정적인 영향을 완화하는 데 도움이 될 수 있기 때문입니다1,24.