“自發(fā)乳化”指的是：當(dāng)兩種互不相溶的液體相互接觸時，在表面活性劑存在的條件下，會自發(fā)在油水界面（o/w）形成乳液滴，Johannes Gad在1879年首次報道了這種廣泛存在的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可被用來制備水包油包水（w/o/w）雙乳液，能廣泛用于化妝品、食品、藥物包裹等領(lǐng)域。然而，時至今日自發(fā)乳化過程一直無法得到控制，獲得的雙乳液難以達(dá)到熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)，以其為模板制備的多孔結(jié)構(gòu)雜亂無序。對于小分子表面活性劑或線性兩親性嵌段共聚物穩(wěn)定的雙乳液，由于它們的柔性鏈在油水界面的排列方式隨機(jī)多變，導(dǎo)致w/o/w雙乳液內(nèi)液滴曲率即尺寸得不到有效控制，形成了無序多孔結(jié)構(gòu)。實現(xiàn)“自發(fā)乳化”過程的有效控制，制備有序結(jié)構(gòu)材料是極具挑戰(zhàn)性的研究課題。
近日，天津大學(xué)的宋東坡課題組無意間發(fā)現(xiàn)了“有序自發(fā)乳化現(xiàn)象（OSE）”，獲得了熱力學(xué)穩(wěn)定且排列有序的W/O/W雙乳液，解決了自發(fā)乳化無法控制的難題。而實現(xiàn)上述控制的關(guān)鍵因素是采用了兩親性嵌段聚合物刷為表面活性劑，研究人員通過2年多的探索初步闡釋了聚合刷在O/W界面的作用機(jī)制，證明了兩親性聚合物刷的棒狀鏈構(gòu)象是形成尺寸均一內(nèi)液滴的關(guān)鍵因素。
形成的有序多孔結(jié)構(gòu)微球會產(chǎn)生強烈的布拉格反射，展現(xiàn)出靚麗的結(jié)構(gòu)色。孔徑大小可通過調(diào)節(jié)聚合度來調(diào)控，進(jìn)而獲得了紅綠藍(lán)三色的微球樣品。這些光學(xué)微球材料只需要通過簡單的一步法揮發(fā)工藝生產(chǎn)，為規(guī)模化制備高附加值的光學(xué)材料提供了一種低成本工藝。
文章的第一作者是天津大學(xué)的博士研究生陳曦，這項工作得到了國家自然科學(xué)基金（No. 51873098和No.22071176）的資助。
論文信息：Discovery and Insights into Organized Spontaneous Emulsification via Interfacial Self-Assembly of Amphiphilic Bottlebrush Block Copolymers. Macromolecules 2021, ASAP, DOI: 10.1021/acs.macromol.1c00198.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c00198
