Une équipe de recherche de la Faculté d'ingénierie de l'Université nationale de Singapour (NUS) a mis au point un méthode bon marché et verte pour convertir les déchets de tissus à base de coton, tels que des vêtements non désirés, en aérogels de coton hautement compressibles et ultralégers. Les chercheurs ont également démontré l'application de ce nouveau matériau pour garder les bouteilles d'eau militaires froides et pour un contrôle efficace des saignements rapides.

Les aérogels sont parmi les matériaux les plus légers au monde et sont très poreux avec une forte capacité d'absorption et une faible conductivité thermique. Ces propriétés uniques rendent les aérogels parfaitement adaptés aux applications dans des domaines tels que le nettoyage des déversements d'huile, produits de soins personnels tels que les couches, et pour l'isolation thermique et acoustique. Alors que les aérogels ont été créés pour la première fois dans les années 1930, ils n'ont pas été largement adoptés par l'industrie en raison des coûts de production élevés. L'équipe NUS a été pionnière avec succès dans le développement d'aérogels utilisant des fibres de coton récoltées à partir de déchets textiles.

Dirigé par le professeur agrégé Hai Minh Duong et le professeur Nhan Phan-Thien du département de génie mécanique de la faculté de génie NUS, l'équipe de recherche a découvert que les nouveaux aérogels de coton peuvent être facilement compressés, et ils peuvent également récupérer très rapidement jusqu'à 97 pour cent de leur taille d'origine lorsqu'ils sont placés dans l'eau.

« Ce nouvel aérogel de coton respectueux de l'environnement est une amélioration majeure par rapport à l'aérogel que notre équipe avait précédemment développé à partir de déchets de papier. Il est hautement compressible, par conséquent, les coûts de stockage et de transport pourraient être considérablement réduits. Par ailleurs, ces aérogels de coton peuvent être fabriqués en huit heures, ce qui est neuf fois plus rapide que notre invention précédente, et environ 20 fois plus rapide que les procédés de fabrication commerciaux actuels. Ils sont aussi plus forts, les rendant plus adaptés à la production de masse. Bien que nous ayons démontré une nouvelle application des aérogels de coton pour un contrôle efficace des hémorragies et une isolation thermique, nous continuerons à explorer de nouvelles fonctions pour ce matériau avancé, " a déclaré le professeur agrégé Duong.

Contrôle efficace des saignements rapides

Hémorragie, la perte rapide de sang, est causée par des blessures par balle ou d'autres blessures profondément pénétrantes, et peut souvent mettre la vie en danger. Les dispositifs de contrôle des hémorragies sont utilisés pour exercer une pression interne pour arrêter le saignement et favoriser la coagulation du sang.

Les dispositifs de contrôle des hémorragies existants comprennent une seringue remplie de petites capsules d'éponge à base de cellulose enduite de chitosane, un agent naturel de coagulation du sang dérivé des carapaces de crevettes et autres crustacés. Une seringue est insérée dans la plaie pour libérer la capsule, qui se dilate et applique une pression sur la plaie pour arrêter le flux sanguin. Cependant, les taux d'expansion et d'absorption des éponges à base de cellulose sont encore relativement lents.

Pour pallier ces limitations, les chercheurs du NUS ont développé des pastilles d'aérogel de coton hybride hautement compressibles qui sont plus efficaces que les éponges à base de cellulose pour le traitement des plaies hémorragiques profondes. Les pellets, comprenant un mélange optimal d'aérogels de coton et de cellulose enrobés de chitosane, sont simples et économiques à produire, et ils peuvent être facilement intégrés dans une seringue clinique à utiliser pour le contrôle des hémorragies. Les pastilles d'aérogel de coton sont également biocompatibles, par conséquent, ils peuvent être administrés en toute sécurité pour le traitement.

"Chaque boulette d'aérogel de coton peut atteindre 16 fois sa taille en 4,5 secondes - plus grande et plus de trois fois plus rapide que les éponges à base de cellulose existantes - tout en conservant leur intégrité structurelle. La morphologie unique des aérogels de coton permet une plus grande capacité d'absorption, tandis que la nature compressible permet au matériau de se dilater plus rapidement pour exercer une pression sur la plaie, " a ajouté Duong.

Les résultats de cette nouvelle application ont été publiés dans la revue scientifique Colloïdes et surfaces A en janvier 2018.

Isolation thermique

Une cantine militaire peut généralement contenir un litre d'eau et maintenir une température fraîche pendant environ 30 minutes dans un climat tropical. L'équipe de recherche NUS, en collaboration avec les Laboratoires Nationaux DSO, a développé une veste thermique légère pour maintenir la température du coulis de glace (glace pilée et eau liquide) à 0,1 à 1,0 degré Celsius pendant plus de quatre heures. La veste thermique, qui pèse environ 200 grammes, se compose d'une couche d'aérogel de coton incorporée dans des tissus couramment utilisés pour fournir une isolation thermique.

La cantine militaire isolée par aérogel en coton offre de meilleures performances d'isolation thermique par rapport aux bouteilles d'eau isolées commerciales telles que les bouteilles FLOE, et est très comparable à celui des flacons à vide. Cependant, Les bouteilles et flacons à vide FLOE sont beaucoup plus lourds et plus coûteux.

"La propriété d'isolation thermique des nouveaux aérogels de coton peut être appliquée à divers produits de consommation, tels que des sacs isothermes pour garder les aliments au frais. Nous prévoyons également un énorme potentiel pour d'autres applications à haute valeur ajoutée, comme l'isolation des canalisations et le transport de gaz naturel liquéfié qui doit être stocké à basse température, " a déclaré le professeur Nhan.