超疏水涂層是新材料世界的寵兒,在諸多領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。比如汽車涂上超疏水涂層就可以防雨水、防污泥;家具有了超疏水涂層,就可以更防水和耐臟。近日,美國(guó)Colorado State University機(jī)械工程學(xué)院Arun K. Kota領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種可食用的超疏水涂層。
“美味”的材料
他們的目的當(dāng)然不是讓食品更加美味,而是為了解決更實(shí)際的問題——液體食物的浪費(fèi)。由于液體食品具有一定的粘度,總是會(huì)有殘余部分粘附在容器壁上。據(jù)統(tǒng)計(jì),因此造成的浪費(fèi)達(dá)到了液體食品總量的15%。為了解決這樣的問題,在容器壁上使用超疏水涂層不失為一種可行的解決方案。
典型超疏水涂層的制造需要使用含氟化合物,因?yàn)樗梢宰尣牧系谋砻婺芙档?,但是氟化合物的潛在毒性使得其不適合應(yīng)用于食品領(lǐng)域;另一方面,構(gòu)建特殊的微觀表面紋理結(jié)構(gòu)也可以賦予超疏水性質(zhì),但傳統(tǒng)的方法成本較高。
Arun K. Kota研究團(tuán)隊(duì)很聰明地想到,如果可以使用可食用的材料來制造超疏水涂層,或許就可以解決這個(gè)難題,經(jīng)過一番篩選,他們盯上了棕櫚樹蠟和蜂蠟。這兩種天然物質(zhì)均是FDA(美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局)批準(zhǔn)的可食用品,F(xiàn)DA對(duì)二者的評(píng)級(jí)為GRAS(generally recognized as safe)。而且,研究者用細(xì)胞實(shí)驗(yàn)充分證明了兩種物質(zhì)無毒無害。
優(yōu)異性能
除此之外,棕櫚樹蠟和蜂蠟具有合適的表面化學(xué)性質(zhì);為了使得二者造出的材料疏水性更加明顯,研究者也引入了特殊的微觀表面紋理結(jié)構(gòu)。其具體方式為,先預(yù)制一定濃度的蠟類丙酮乳液,再將其按照特定的壓力與距離噴涂到包裝材料的表面,丙酮可于后續(xù)的過程中揮發(fā)除去。
那么,實(shí)驗(yàn)效果到底怎么樣呢?通過優(yōu)化制備工藝,研究者可以得到較高的接觸角。
水滴滴落在這種超疏水表面上可以被輕松彈開
研究者在普通的聚苯乙烯塑料杯上噴涂上這種涂層之后,液體食品真的可以倒得很干凈。除了水,對(duì)于生活中常見的液態(tài)食品,如利普頓綠茶、橙汁、牛奶、咖啡等均有著不錯(cuò)的效果。
左邊為普通塑料杯,右邊為本研究含超疏水涂層塑料杯,傾倒的液體為糖楓汁。
吃貨們看到這個(gè)消息肯定喜出望外,畢竟喝酸奶不舔蓋的世紀(jì)難題有望解決了。
參考文獻(xiàn):
Wang, W.; Lockwood, K.; Boyd, L. M.; Davidson, M. D.; Movafaghi, S.; Vahabi, H.; Khetani, S. R.; Kota, A. K., Superhydrophobic Coatings with Edible Materials. ACS Applied Materials & Interfaces 2016. DOI: 10.1021/acsami.6b06958
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