“自發(fā)乳化”指的是:當(dāng)兩種互不相溶的液體相互接觸時(shí),在表面活性劑存在的條件下,會(huì)自發(fā)在油水界面(o/w)形成乳液滴,Johannes Gad在1879年首次報(bào)道了這種廣泛存在的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可被用來(lái)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(shí)至今日自發(fā)乳化過(guò)程一直無(wú)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(wú)序。對(duì)于小分子表面活性劑或線(xiàn)性?xún)捎H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(wú)序多孔結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)“自發(fā)乳化”過(guò)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(wú)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(wú)法控制的難題。而實(shí)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(guò)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(huì)產(chǎn)生強(qiáng)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(guò)調(diào)節(jié)聚合度來(lái)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(guò)簡(jiǎn)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(xiàng)工作得到了國(guó)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
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