新工藝：用天然材料制造水凝膠

材料牛注：近日研究人員研發出了一種用天然材料制造水凝膠的新工藝，達到了可食用級別。未來會不會生產出可以食用的隱形眼鏡呢？

水凝膠是以水為分散介質的凝膠，是一種高分子網絡體系，性質柔軟，能保持一定的形狀，能吸收大量的水。水凝膠的用途很廣泛，可用于一次性尿布、生理衛生用品、隱形眼鏡等。

水凝膠可以通過根據需要調整剛度和孔隙度，這是它用途廣泛的原因。例如在醫學領域，水凝膠可以作為涂敷物使傷口保持濕潤、干凈，還可以用來作為藥物傳輸體系。

如果不是因為制造成本高，水凝膠可以得到更廣泛的商業應用。生產成本昂貴、難以擴大生產規模以及頻繁的環境和安全事故等問題往往是限制合成聚合物投入市場的主要因素。但是，這些問題可能很快就能得以解決。

美國斯坦福大學的材料科學助理教授Eric Appel領導的研究小組發明了一種用天然材料制造水凝膠的新工藝，發表在了期刊Proceedings of the National Academy of Sciences上。他們研制的新型水凝膠包含兩種廉價而豐富的基本原料，一種是取自木屑、農作物秸稈等天然材料的纖維素聚合物，另一種是取自沙子的膠態二氧化硅納米粒子。將兩種材料混合起來，可以獲得穩定的水凝膠。這種簡單廉價的工藝有望克服目前造價較高的限制，使水凝膠在食品、飲料制造業以及其他領域的工業化生產成為可能。研究人員介紹了將新型水凝膠試用于清洗釀酒廠管道和散播阻燃劑的情況。

釀酒廠在生產過程中會損失2%的產品，大多在轉運環節發生。在完成每一步工序后，都要用水沖洗容器，這在水資源匱乏的加州也是一個讓人頭疼的問題。被水沖洗下來的葡萄酒必須丟棄，因為摻水會被稀釋。他們與加利福尼亞州一家葡萄酒廠合作，嘗試用一種特殊配方的水凝膠代替水沖洗管道中的殘留葡萄汁。由于水凝膠不與葡萄汁混合，因此幾乎沒有造成產品損失。由纖維素和膠態二氧化硅這樣的食品級材料構成的水凝膠也沒有影響葡萄汁的氣味和味道。

北美地區山火頻發，需要大量阻燃劑用于滅火。許多阻燃劑包含污染地下水的化學成分，也容易被隨后噴灑的水沖掉，影響滅火效果。研究人員在實驗中將阻燃劑與新型水凝膠混合使用，結果發現這種混合物附著在燃燒物上的時間比普通阻燃劑更長，可以保護阻燃劑不被隨后噴灑的水沖走。相比普通阻燃劑，混合水凝膠的阻燃劑還可以從更高的空中投放，飄散和揮發較少，也不會污染地下水。

原文鏈接：New process makes hydrogels useful for more applications.

文獻鏈接：Proceedings of the National Academy of Sciences

本文由材料人編輯部楊超提供素材，孟令曉編譯，點我加入材料人編輯部。

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