污泥资源化：利用仿生结构设计克服废弃基材料的固有弱点
材料科学
2024-01-24 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
污水污泥是废水处理过程中产生的生物固体产物，是一种常被忽视的丰富有机废弃物来源。水热处理（HTP）利用热量和压力将生物质转化为各种固态、液态和气态产物，已在将污水污泥转化为可应用于生物燃料、沥青粘合剂和生物塑料的新材料方面展现出潜力。在本研究中，我们聚焦于水热炭，即水热处理的含碳固相产物，并研究其作为增材制造技术中生物基填料的用途。我们探讨了水热处理及随后的热活化对污水污泥化学和结构特性的影响，并讨论了非典型金属和类金属掺杂剂在有机材料加工中的作用。在增材制造复合材料中，尽管添加水热炭通常会降低力学性能，但我们表明，通过构建层级微结构可以恢复韧性和应变，这与生物材料通过构筑相对薄弱的构建单元来实现优异性能的方式非常相似。
引用
@article{arxiv.2401.12591,
title = {Valorizing Sewage Sludge: Using Nature-Inspired Architecture to Overcome Intrinsic Weaknesses of Waste-Based Materials},
author = {Sabrina C. Shen and Branden Spitzer and Damian Stefaniuk and Shengfei Zhou and Admir Masic and Markus J. Buehler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.12591},
year = {2024}
}