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阿尔托大学开发食用级防震耐热海绵沫以替代塑料包装

by | Feb 13, 2021 | Technology

阿尔托大学的研究人员正在智能海绵研究项目中借助人工智能开发木质海绵材料。该项目获得了芬兰百年纪念基金会和Jane and Aatos Erkko基金会技术产业部对海绵研究的资助,同时芬兰商业部的一笔拨款正在帮助海绵创新商业化。这个项目的总预算不到100万欧元。

这个研究小组已经研究海绵大约十年了。近年来,研究人员一直对用木质材料取代塑料感兴趣;木质材料具有能提供强度和良好隔热性的细胞结构。

“这个项目基于仿生学,它复制自然现象。在人工智能的帮助下,我们正试图开发出一种具有木质特征的海绵,如强度、柔韧性和耐热性,”Mikko Alava教授说。

在基金会资助的项目中,研究人员正在寻求优化海绵的特性。例如,木质素、木纤维和锂辉石的混合物可以产生抗冲击和抗潮湿的海绵,可以用来代替塑料。木质素是木纤维的粘合剂,当它被制成干燥的海绵时,它坚硬、防水,甚至导电。

“传统材料的发展缓慢且不可预测,新材料甚至可能是偶然出现的,特氟隆就是这样。”博士后研究员Juha Koivisto说:“在这个项目中,我们利用机器学习,排除了材料和工艺的多余组合,大大加快了开发工作。”。

海绵也可以用不同的技术生产。纸幅成型,或造纸技术,生产的材料具有正确的厚度,但湿海绵干燥缓慢。挤压,或三维打印,产生硬而长的气泡,使结构粘像和强大。

Koivisto说:“人工智能利用以前的数据向我们展示了如何以更少的努力添加所需的功能。”。

在芬兰商业基金的资助下,研究人员正在寻找这种新材料的商业应用和市场。

例如,在包装方面,聚苯乙烯海绵塑料和海绵塑料的商业化和替代要求这种生物基材料确实是可生物降解的、廉价的,并且可以大量生产。“在某些应用中,它还需要防潮,”Alava说。

由于海绵材料的重量轻、隔热性能好、强度高,如果它既能防潮又能防火,就可以用于建筑保温。研究仍在继续。例如,这种海绵材料与软木非常相似,而且重量要轻几十倍。

“纤维可以用其他材料制造,包括碳。纤维的几何特征在材料中非常重要,可以改变待制造材料的特征。针状纤维比粉末状质地的材料能产生更好的海绵。”博士后研究员Antti Puisto说:“材料优化的目标是生产出非常坚固和轻质的材料,同时也对环境友好。”。

“这种海绵最特别的特点是可以食用。Koivisto说,这种方法可以从胡萝卜、山茱萸、蔓越莓或甜菜根粉中产生海绵,并用它们制成类似薯片的薯片。

该研究小组在以森林为基础的材料、海绵以及在材料研究中使用人工智能方面拥有广泛的技能和知识。Luisa Jannuzzi拥有创意可持续发展计划的艺术硕士学位,并研究了纤维素基材料作为包装材料的使用,负责包装的设计和规划。

Jannuzzi说:“这种包装材料是完全生物基的,在自然条件下会发生生物降解,用纸板很容易回收利用。”。

智能海绵研究项目涉及阿尔托大学复杂系统和材料(CSM)集团,该集团隶属于芬切雷斯,是阿尔托大学的能力中心和芬兰VTT材料生物经济技术研究中心。Finncheres的目标是开发生物经济材料,利用木材作为原材料,以促进未来的可持续发展,保护环境。

赫尔辛基时报编辑部

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