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新聞:印度理工學院古瓦哈地分校利用蘆薈除油

天然物質蘆薈膠質具有絕佳的疏油特性(oleophobic),科學家首次藉此特性成功分離水與油。印度理工學院古瓦哈地分校(Department of Chemistry at Indian Institute of Technology Guwahati)化學系研究人員將市面上一種親油性多孔材料,塗上萃取自蘆薈葉的黏稠膠質後,多孔材料成為極佳的疏油材料。

 

神奇的蘆薈葉

這支研究隊伍由印度理工學院古瓦哈地分校化學系曼納博士(Dr. Uttam Manna)領軍。研究人員發現,這種黏稠的蘆薈膠本身就具有優越的疏油性,與油接觸角為156度。他們將一種容易取得的親油性多孔材料,塗上這種蘆薈葉膠質,之後當材料在水中遇油,即形成約150度的油接觸角,就像水珠落到荷花葉上形成的接觸角度。物質表面的疏油性越強,則與油接觸角越大,圓珠的形狀也越立體。

科學家將這種蘆薈膠放進攝氏100度的沸水裡60分鐘,或是放進攝氏零下196度的液態氮24小時,其疏油性不變。不僅如此,即使將它置於極酸性(酸鹼度一)、極鹼性(酸鹼度12)或是人造海水、河水等環境下30天,其疏油性不變。

到目前為止,科學家只複製過一些已知的天然物質結構,例如魚鱗,達到最佳的疏油效果。一般來說,科學家必須極大化這類物質的形貌或化學成分,才能徹底除油;然而,若採用蘆薈膠質當基底,則只需要改造膠質的一些分子,就足以完全去除物體表面的油份。

 

超抗油

這份研究報告第一作者秀梅(Arpita Shome)表示,「我們對這種膠質展現的超強抗油性感到訝異,更讓我們意外的是,它在惡劣環境下仍維持其超強抗油性。」這份報告收錄在期刊《材料化學A》中。

親水性的多孔材料被科學家塗上蘆薈膠塗料後,其油接觸角呈151度,材料產生抗油性。它在不同的化學環境下抗油性仍強。當它被折彎或扭轉時,與油接觸角只略微降低(146度),唯有遭遇強烈的物理摩擦,例如砂紙磨擦及刀刮測試時,與油接觸角才驟降到100度以下。

研究團隊致力研發一種經過強力物理摩擦仍保有超強抗油性的介面,他們將一種小分子(二季戊四醇五/六丙烯酸酯或稱5Acl)附著在膠質塗料上。曼納博士表示,「膠的成分99%是水,其餘1%是氨基酸和酶。後二者提供了胺類,胺類細小的分子有助於黏著。」

小分子附著後,塗料的親水性下降至138度,曼納博士表示,「我們在塗料裡添加親油性的麩醯胺酸(Glutamine,將塗料的親水性增加至155度。」當這種物質被拉長150%及折曲1000倍後,其抗油性維持不變。

表面經過處理的材料因為多孔及富延展性,加上抗油性強(換言之具高親水性),所以能像細胞膜一樣透水,進而將油從水裡分離出來。

研究人員藉此薄膜不但除去了煤油之類的輕油,也除去了重油。曼納博士表示,「這種薄膜至少能重複除油25次,且效能維持在97%以上」。不僅如此,極強的酸鹼度、鹽度或是極端氣溫都不影響薄膜效能。

 

資料來源:The Hindu(Oct. 28, 2018)

更新日期 : 2019/05/14