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经激光处理的软木被证明可有效、可持续地清理海洋溢油
发布日期:2024-04-23 23:15:23  稿源:cnBeta.COM

漏油是海洋生态系统的致命灾难。它们会对鱼类和海洋哺乳动物造成长达数十年的持久影响,并对沿海森林、珊瑚礁和周围陆地造成严重破坏。化学消散剂通常用于分解油类,但在此过程中往往会增加毒性。

在 AIP 出版社出版的《应用物理快报》(Applied Physics Letters)上,来自中南大学、华中科技大学和内盖夫本古里安大学的研究人员利用激光处理技术,将普通软木变成了处理漏油的有力工具。

他们希望使用碳足迹较低的材料,创造出一种无毒、有效的油污清理解决方案,但他们决定尝试软木,却是因为一个惊人的发现。

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为了去除水中的油分,作者使用了经过快速脉冲激光法处理的软木,这种方法可以去除材料中的一些氧气,增加相对碳含量,使其更具斥水性和吸油性。激光处理还改变了软木的结构:从纳米层面看,软木材料上有很深的沟槽,这增加了软木的总表面积,使其能够捕捉阳光并温暖油脂,从而使油脂更容易收集。资料来源:何玉春

"在另一项激光实验中,我们意外地发现,使用激光加工的软木的润湿性发生了显著变化,获得了超疏水(拒水)和超亲油(吸油)特性,"作者何玉春说。"在适当调整加工参数后,软木表面变得非常暗,这让我们意识到它可能是一种用于光热转换的极佳材料"。

"结合这些结果和软木的环保、可回收优势,我们想到了用它来清理海洋溢油,"作者尹凯说。"据我们所知,还没有人尝试过用软木来清理海洋溢油"。

这种软木源于栓皮栎树的树皮,这种树可以存活数百年。这些树木大约每七年就可以采伐一次,因此软木是一种可再生材料。去掉树皮后,树木会增强其生物活性,以取代树皮并增加其碳储量,因此收获软木有助于减少碳排放。

作者测试了各种快速脉冲激光处理方法,以实现软木特性的最佳平衡,而且成本低廉。他们仔细研究了纳米结构的变化,并测量了材料中氧和碳的比例、水和油与表面接触角度的变化,以及材料对光谱中光波的吸收、反射和发射,以确定其在多次升温和冷却循环后的耐久性。

通过这种激光加工,软木被赋予了光热特性,可以在阳光下迅速升温。深槽还增加了暴露在阳光下的表面积,因此软木在 10-15 秒内就能被一点阳光加热。这种能量可用于加热溢出的石油,降低其粘度,使其更容易收集。在实验中,经过激光处理的软木能在 2 分钟内从水中收集到油。

激光处理不仅有助于更好地吸收油脂,还能有效阻挡水分进入。

"软木经过快速脉冲激光处理后,其表面微观结构变得更加粗糙,"尹说。"这种微米级到纳米级的粗糙度增强了疏水性"。因此,软木可以收集油而不吸水,这样就可以从软木中提取油,甚至可以重复使用。

"清理溢油是一项复杂而系统的工作,全生命周期参与采油是我们的目标。"何玉春说。"下一步,我们将以聚氨酯泡沫为骨架,制备吸附石油的电热材料,结合光热和电热技术,形成全天候采油系统。"

编译来源:ScitechDaily

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