新工艺：用天然材料制造水凝胶

材料牛注：近日研究人员研发出了一种用天然材料制造水凝胶的新工艺，达到了可食用级别。未来会不会生产出可以食用的隐形眼镜呢？

水凝胶是以水为分散介质的凝胶，是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。水凝胶的用途很广泛，可用于一次性尿布、生理卫生用品、隐形眼镜等。

水凝胶可以通过根据需要调整刚度和孔隙度，这是它用途广泛的原因。例如在医学领域，水凝胶可以作为涂敷物使伤口保持湿润、干净，还可以用来作为药物传输体系。

如果不是因为制造成本高，水凝胶可以得到更广泛的商业应用。生产成本昂贵、难以扩大生产规模以及频繁的环境和安全事故等问题往往是限制合成聚合物投入市场的主要因素。但是，这些问题可能很快就能得以解决。

美国斯坦福大学的材料科学助理教授Eric Appel领导的研究小组发明了一种用天然材料制造水凝胶的新工艺，发表在了期刊Proceedings of the National Academy of Sciences上。他们研制的新型水凝胶包含两种廉价而丰富的基本原料，一种是取自木屑、农作物秸秆等天然材料的纤维素聚合物，另一种是取自沙子的胶态二氧化硅纳米粒子。将两种材料混合起来，可以获得稳定的水凝胶。这种简单廉价的工艺有望克服目前造价较高的限制，使水凝胶在食品、饮料制造业以及其他领域的工业化生产成为可能。研究人员介绍了将新型水凝胶试用于清洗酿酒厂管道和散播阻燃剂的情况。

酿酒厂在生产过程中会损失2%的产品，大多在转运环节发生。在完成每一步工序后，都要用水冲洗容器，这在水资源匮乏的加州也是一个让人头疼的问题。被水冲洗下来的葡萄酒必须丢弃，因为掺水会被稀释。他们与加利福尼亚州一家葡萄酒厂合作，尝试用一种特殊配方的水凝胶代替水冲洗管道中的残留葡萄汁。由于水凝胶不与葡萄汁混合，因此几乎没有造成产品损失。由纤维素和胶态二氧化硅这样的食品级材料构成的水凝胶也没有影响葡萄汁的气味和味道。

北美地区山火频发，需要大量阻燃剂用于灭火。许多阻燃剂包含污染地下水的化学成分，也容易被随后喷洒的水冲掉，影响灭火效果。研究人员在实验中将阻燃剂与新型水凝胶混合使用，结果发现这种混合物附着在燃烧物上的时间比普通阻燃剂更长，可以保护阻燃剂不被随后喷洒的水冲走。相比普通阻燃剂，混合水凝胶的阻燃剂还可以从更高的空中投放，飘散和挥发较少，也不会污染地下水。

原文链接：New process makes hydrogels useful for more applications.

文献链接：Proceedings of the National Academy of Sciences

本文由材料人编辑部杨超提供素材，孟令晓编译，点我加入材料人编辑部。

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