科學(xué)家研制出一種可自組裝成球形膠束結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物，將可能作為替代品用于制造船只上的無毒防護(hù)涂料。
嵌段共聚高分子材料能夠在鹽水中改變自身結(jié)構(gòu)，這也使它能夠在動態(tài)的海洋環(huán)境中保持自身完整。事實(shí)證明，這種材料將可能作為替代品用于制造船只上的無毒防護(hù)涂料。
從生物醫(yī)學(xué)科學(xué)到石油工業(yè)領(lǐng)域，“智能材料”都發(fā)揮著重要的用途，它能夠在各種特殊、可控刺激下改變自身結(jié)構(gòu)。日前，A*STAR研究人員發(fā)明了一種自組裝的聚合物材料，當(dāng)把它從水中放到電解質(zhì)溶液中(比如鹽水)，它的結(jié)構(gòu)就會發(fā)生變化。這種材料將有助于提高涂層的保護(hù)作用，防止生物污染物沉積在船體(尤其是進(jìn)入海水的部分)表面。
嵌段共聚物是由兩段不同的單體材料構(gòu)成，每段材料各自有特質(zhì)。A*STAR化學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院的Vivek Vasantha* 與來自新加坡的創(chuàng)新型海洋防污方案計(jì)劃(IMAS計(jì)劃)的科學(xué)家共同研制出這種嵌段共聚物。它可自組裝成球形膠束結(jié)構(gòu)，其中一種單體形成球形的核心和另一種單體形成它的外殼。這其中包括親水的單體(乙二醇或聚乙二醇)以及嗜鹽的聚磺胺三甲銨乙內(nèi)酯(PSB)。
“我們創(chuàng)造了這種對鹽響應(yīng)的嵌段共聚物，在水中自組裝形成或“常規(guī)”或“顛倒”的膠束。” Vasantha說。傳統(tǒng)的膠束在去離子水中形成并且將會擁有一個嗜鹽的PSB核心和親水性的PEG殼。然而，研究表明，當(dāng)膠束浸泡在鹽水中時會重新組裝自己;PEG形成核心，PSB構(gòu)成外殼從而構(gòu)成完全相反的膠束。
“比起pH、溫度或光等那些復(fù)雜的外部刺激，這種材料僅對鹽的作用很敏感的。” Vasantha解釋說。“事實(shí)證明，這種材料對PH和溫度的變化很不敏感，這意味著它在動態(tài)多變的海洋環(huán)境中有潛在應(yīng)用價(jià)值。”
研究人員把這種共聚物跟原始物混合在一起制造了一種無毒的涂層用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的防污涂層。目前使用的防護(hù)涂料包含有毒化學(xué)品，并且由于涂料中的添加劑在海水的作用下會加速分解，所以短時間內(nèi)它就會失效。
Vasantha的團(tuán)隊(duì)把這種新的涂料用到玻璃載片上，然后浸在海水中達(dá)兩個星期。 “防污涂料的性能在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)經(jīng)受過了正常測試。” Vasantha說，”在我們獨(dú)特的海洋試驗(yàn)中，自組裝功能的膠束能夠保證涂有涂層的表面的完整，并且也顯示出合理的防污能力，防止生物(如藤壺)的沉積。”
研究人員希望他們的智能材料將能夠在提高石油采收率和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)等其他領(lǐng)域存在潛在的應(yīng)用。
進(jìn)一步探索：使用在水中不分解的熱敏感聚合物可能會生產(chǎn)出新的防污涂料，將有效提高原油的采收率。
