Материалы, состоящие из сегментов двух разных мономеров, каждый с разными характеристиками, известны как блок-сополимеры. Вивек Васанта из Института химических и технических наук A * STAR — вместе с учеными со всего Сингапура в рамках программы Innovative Marine Antifouling Solutions (IMAS) — разработал новый блок-сополимер, который может самособираться в сферические мицеллярные структуры, в которых один мономер образует ядро, а другой образует внешнюю оболочку.
Мономеры представляют собой гидрофильный полиэтиленгликоль или PEG, который хорошо смешивается с водой, и галофильный полисульфабетаин (PSB), который предпочитает раствор соли.«Мы создали чувствительные к соли блок-сополимеры, которые самоорганизуются в воде с образованием« обычных »или« обратных »мицелл», — утверждает Васанта. Обычные мицеллы образуются в деионизированной воде и имеют ядро из галофильного PSB с гидрофильной оболочкой из PEG. Однако команда показала, что мицеллы собираются заново при погружении в солевой раствор; PEG сформировал ядро, а PSB сформировал оболочку, чтобы создать «обратную» мицеллу.
«Материал легко контролируется одной солью, а не комбинацией нескольких стимулов, таких как pH, температура или свет, которые требуются для некоторых других интеллектуальных материалов», — объясняет Васанта. «Похоже, что он очень устойчив к колебаниям pH и температуры, а это означает, что он потенциально полезен для динамической морской среды».Исследователи смешали блок-сополимеры с грунтовкой, чтобы создать нетоксичное покрытие, которое заменит традиционную необрастающую краску. Современные покрытия для предотвращения загрязнения морскими организмами содержат токсичные химические вещества и через короткое время становятся неэффективными, поскольку добавки в покрытиях быстро разрушаются в морской воде.
Команда Васанты нанесла новое покрытие на стеклянные предметные стекла, которые затем погрузили в море на две недели.«Необрастающие свойства покрытий обычно проверяются в лабораторных экспериментах», — говорит Васанта. «В ходе наших уникальных морских испытаний самособирающиеся мицеллы сохраняли неповрежденными поверхности с покрытием, а покрытие показало разумные противообрастающие свойства, предотвращая оседание такими организмами, как ракушки».
Исследователи ожидают, что их интеллектуальный материал найдет и другое потенциальное применение в увеличении нефтеотдачи и биомедицине.Аффилированные с A * STAR исследователи, участвующие в этом исследовании, представляют Институт химических и технических наук.