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因酸性而破裂并釋放氣體，使用肉桂粒子的肥皂泡開發(fā)大阪工業(yè)大學(xué)
2024.08.29
大阪工業(yè)大學(xué)的研究小組成功開發(fā)出了在堿性環(huán)境下穩(wěn)定存在，呈酸性時(shí)會(huì)破裂并釋放內(nèi)部氣體的被稱為“氣泡膠”的肥皂泡。 用水膜吸附高分子粒子代替表面活性劑進(jìn)行制作。 利用這種手法，開發(fā)了使用肉桂粒子的肥皂泡。 也可以用于蛋糕等，享受咀嚼時(shí)的口感和聲音。 據(jù)說也有望應(yīng)用于化妝品的香味等。
大阪工業(yè)大學(xué)工學(xué)部應(yīng)用化學(xué)科的藤井秀司教授(界面膠體化學(xué)·高分子化學(xué))等研究小組對(duì)各種氣泡進(jìn)行了研究，迄今為止發(fā)現(xiàn)了氣泡的穩(wěn)定性會(huì)根據(jù)表示氫離子濃度的pH和溫度等條件而變化。
其中，一直在考慮用微粒穩(wěn)定肥皂泡的方法。 一般來說，肥皂泡的穩(wěn)定化使用洗滌劑中所含的表面活性劑分子，但存在可能會(huì)導(dǎo)致過敏反應(yīng)的問題。 因此藤井教授想出了用特殊的堿性聚苯乙烯粒子覆蓋肥皂泡水膜表面的方法，該聚苯乙烯粒子是高分子粒子，通過pH值可以控制對(duì)水的親和力。
將這次的研究成果制成的圖。 通過變成酸性，高分子粒子從肥皂泡的表面脫離，里面的空氣彈出(大阪工業(yè)大學(xué)提供)
首先，在培養(yǎng)皿中裝滿水，在其中撒上干燥的聚苯乙烯粒子，用粒子覆蓋水面。 接著，像養(yǎng)魚的水槽一樣將空氣氣泡送入水中，氣泡就會(huì)上浮到被粒子覆蓋的水面。 如果使該氣泡在被粒子覆蓋的水面上滾動(dòng)，就會(huì)形成球狀的氣泡罩。 該聚苯乙烯粒子具有可以通過pH控制表面親水性和疏水性平衡的性質(zhì)。 煤氣灶在pH為3~4 (酸性)時(shí)會(huì)瞬間破裂并放出內(nèi)部空氣，但在pH9~10 (堿性)時(shí)可以保持穩(wěn)定的狀態(tài)2小時(shí)左右。 
這是用氣泡罩破裂所需時(shí)間的圖表。 酸性越快破裂，接近堿性就可以長(zhǎng)時(shí)間保持形狀(大阪工業(yè)大學(xué)藤井秀司教授提供)
用電子顯微鏡觀察完成的氣泡罩的表面結(jié)構(gòu)時(shí)，可以確認(rèn)有聚苯乙烯粒子凝聚的地方和進(jìn)一步粘合的地方，表面有凹凸。 由于粒子膜覆蓋著氣泡罩，所以可以在水面和固體上滾動(dòng)，成為“水陸兩用”。
藤井教授認(rèn)為這樣的機(jī)制可以應(yīng)用于食品的香味中，于是致力于制造可食用的煤氣灶。 使用肉桂粒子作為穩(wěn)定劑時(shí)，煤氣灶即使水蒸發(fā)也不會(huì)破裂，維持了球體，并成功長(zhǎng)期保存。 如果不用水而是用牛奶、豆?jié){、咖啡作為液體來制作的話，都會(huì)長(zhǎng)期保持球體的形狀。 特別是牛奶制成的煤氣灶非常堅(jiān)固，用牙齒咬起來會(huì)發(fā)出清脆的聲音，可以享受肉桂的香味和口感。 
藤井教授為了實(shí)用化而開發(fā)的可食用的煤氣灶。 用肉桂穩(wěn)定了煤氣灶(大阪工業(yè)大學(xué)提供)
藤井教授說:“空氣很難傳熱，所以也可以應(yīng)用于隔熱材料等。 今后也想繼續(xù)探討使用什么樣的粒子才能使煤氣灶穩(wěn)定化。 將來也想開發(fā)出能夠因溫度、光、壓力的變化而使煤氣灶破裂的方法”。 據(jù)說除了食品以外，還在考慮在化妝品和護(hù)發(fā)用品中的實(shí)用化。
兩項(xiàng)研究是在日本學(xué)術(shù)振興會(huì)的科研經(jīng)費(fèi)資助事業(yè)的資助下進(jìn)行的。 酸性肥皂泡的成果刊登在德國(guó)科學(xué)雜志《高級(jí)科學(xué)》電子版上，于7月10日由大阪工業(yè)大學(xué)發(fā)表。 肉桂肥皂泡的成果刊登在德國(guó)科學(xué)雜志《高級(jí)功能材料》電子版上，該大學(xué)于同月21日發(fā)表。
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