新加坡南洋理工和韓國成均館的科學家們發明了一種可重複使用、可生物降解的海綿，這種海綿可以很容易地吸收汙染水源中的石油和其他有機溶劑，使其成爲處理海洋石油泄漏的一種很有希望的替代品。
研究簡介
由新加坡南洋理工大學（NTU Singapore）領導的一組科學家發明了一種可重複使用、可生物降解的海綿，這種海綿可以很容易地吸收汙染水源中的石油和其他有機溶劑，使其有希望成爲處理海洋石油泄漏的替代品。
這種海綿由向日葵花粉制成，具有疏水性。因爲海綿上有一層天然脂肪酸，所以它能防水。在實驗室實驗中，科學家們證明了海綿能夠吸收各種密度的石油汙染物，如汽油和機油，其吸收率與商業吸油劑相當。
研究團隊，圖片來源；NTU官網
研究背景
海洋石油泄漏一直以來是個令科學家頭疼的問題，石油浮在海面上，難以清理，並對海洋生態系統造成嚴重的長期損害。傳統的清理方法，包括使用化學分散劑將油分解成非常小的液滴，或者用昂貴的、不可回收的材料將其吸收，都可能會加重損害。
到目前爲止，研究人員已經設計出直徑爲5厘米的海綿。由南洋理工大學新加坡分校和韓國成均館大學的科學家組成的研究小組認爲，這些海綿在擴大規模後，可以成爲處理海洋石油泄漏的環保替代品。
研究成果
領導這項研究的南洋理工大學材料科學與工程學院的Cho Nam-Joon教授認爲，“通過微調花粉的物質特性，我們的研究小組成功研制出一種海綿，它可以選擇性地瞄准受汙染水源中的石油，並將其吸收。使用一種在自然界中大量存在的材料也可以使海綿價格合理，可生物降解，並且對環境友好。”
這項研究通過將其堅硬的外殼轉化爲微凝膠顆粒，爲花粉找到新的用途，這種花粉因其堅硬的外表而被稱爲植物王國的鑽石。這種柔軟的凝膠狀材料隨後被用作一種新的環境可持續材料類別的構建塊。
圖片來源：NTU官網
去年，趙教授與南大校長Subra Suresh教授領導一個研究小組，從花粉中創造出一種紙狀材料，作爲一種更綠色的替代品，以替代從樹木中創造的紙張。這種“花粉紙”也會隨著環境濕度的變化而彎曲和卷曲，這種特性可能對軟機器人、傳感器和人造肌肉有用。
Cho Nam-Joon教授補充說：“不用于植物授粉的花粉通常被認爲是生物廢物。通過我們的工作，我們試圖找到這種“廢物”的新用途，並把它變成一種可再生的、負擔得起的、可生物降解的自然資源。花粉也具有生物相容性。當暴露在人體組織中時，它不會引起免疫、過敏或毒性反應，因此可能適用于傷口敷料、假肢和植入式電子産品等應用。”
這一發現發表在3月份的科學期刊《高級功能材料》上。
已發表文章
研究原理
南洋理工大學的研究小組首先通過一種類似于傳統肥皂制作的化學方法，將向日葵的超堅韌花粉粒轉化成柔軟的凝膠狀物質，形成海綿。這一過程包括去除覆蓋在花粉粒表面的粘性油基花粉膠，在堿性條件下培養花粉三天之前。然後將所得凝膠狀材料冷凍幹燥。
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這些過程導致形成具有三維多孔結構的花粉海綿。這些海綿被短暫加熱到200攝氏度——這一步驟可以使它們在反複吸收和釋放液體後的形狀和結構保持穩定。科學家們發現，加熱還使海綿的抗變形能力提高了兩倍。
爲了確保海綿選擇性地瞄准油而不吸水，科學家們在海綿上塗了一層硬脂酸，這是一種常見于動物和植物脂肪中的脂肪酸。這使得海綿具有疏水性，同時保持其結構的完整性。
科學家們用不同密度的油和有機溶劑（如汽油、泵油、，和正己烷（原油中的一種化學物質）進行測試，發現海綿的吸收能力在9.7到29.3 g/g之間。他們還測試了海綿的耐久性和可重複使用性，方法是將海綿反複浸泡在硅油中，然後將油擠出。他們發現這個過程至少可以持續10個周期。
在最後的概念驗證實驗中，研究小組測試了直徑1.5厘米、高度5毫米的海綿從汙染水樣中吸收機油的能力。海綿在不到2分鍾的時間內就很容易吸收機油。
研究展望
“這些結果表明，花粉海綿可以選擇性地吸收和釋放機油汙染物，並具有與商用吸油劑相似的性能水平，同時具有低成本、生物相容性等。”Cho Nam-Joon教授說：“今後，研究人員計劃擴大花粉海綿的規模，以滿足工業需要。他們還希望與非政府組織和國際合作夥伴合作，在現實環境中對花粉海綿進行初步試驗。
“我們希望我們的創新花粉材料有朝一日能夠取代廣泛使用的塑料，幫助遏制全球塑料汙染問題。”
參考文獻： 1. “Scientists led by NTU Singapore develop eco-friendly pollen sponge to tackle water contaminants” NTU Media Release; 2. Paper ‘Colloid-Mediated Fabrication of a 3D Pollen Sponge for Oil Remediation Applications’ published in Advanced Functional Materials. 2021, 2101091.https://doi.org/10.1002/adfm.202101091
