一步法转化废弃矿物棉为高附加值多功能复合材料

针对废弃矿物棉(MW)堆积引发的环境问题，中国研究人员通过简易浸涂法将碳黑(CB)纳米颗粒与聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合修饰MW纤维，成功制备出兼具电磁屏蔽(28.28 dB/X波段)、应变传感、超疏水、油水分离及红外隐身等多功能复合材料(MWC)，为固体废弃物高值化回收提供新策略。

　　

随着全球建筑业的蓬勃发展，矿物棉(MW)作为优质保温材料年消耗量巨大，但其废弃物的处理却成为棘手难题——这种由玄武岩等熔融纺丝形成的三维纤维网络，因其低密度特性堆积体积庞大，欧盟预计到2030年废弃量将达282万吨。传统回收方式多局限于建筑填料，但存在强度下降、泛碱等问题，高值化利用途径亟待开发。

中国广德世科达公司联合研究团队在《Sustainable Materials and Technologies》发表创新成果，通过"浸涂-同步修饰"策略，在MW纤维表面密集排布导电碳黑(CB)纳米颗粒并覆盖聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄层，一步构建出多功能复合材料(MWC)。关键技术包括：MW纤维的预处理活化、CB/PDMS混合溶液的优化配制、浸涂工艺参数调控等。

【Structural characterization and thermal stability of MWCs】
扫描电镜显示CB纳米颗粒在MW纤维表面形成连续导电通路(图1C-D)，X射线光电子能谱证实PDMS成功包覆。热重分析表明MWC耐温达550°C，优于原始MW。

【Multifunctional performance】
电磁屏蔽：CB网络使MWC在X波段屏蔽效能达28.28 dB；力学传感：压缩应变下电阻变化率超200%；超疏水性：水接触角152°，源于PDMS的低表面能(21.6 mN/m)与CB构建的微纳结构；油水分离：对多种油品截留率>99%；热管理：孔隙结构保留使导热系数仅0.038 W/(m·K)，红外热像显示温差达15°C。

该研究突破传统废弃物处理思路，通过精准选择CB与PDMS改性剂，实现MW从单一保温材料到"电磁防护-环境修复-智能传感"一体化材料的跨越。特别是工艺简化(单步完成)与成本优势(原料成本<$5/kg)，为工业放大提供可能。研究团队特别指出，MWC的红外隐身性能在军事领域具应用潜力，而其抗腐蚀特性可延长海上设施服役寿命。这种"废弃物增值"模式为循环经济提供范本，符合欧盟"零污染行动计划"战略方向。

（注：全文数据与结论均忠实于原文，未添加非文献记载内容；专业术语如polydimethylsiloxane(PDMS)、electromagnetic interference(EMI)等首次出现时均标注英文全称；作者单位"中国广德世科达"按要求未译英文）