初步探究三元液体体系的形成和稳定机制
2022-05-09 16:02:06
三元液体体系是一种新型的软物质材料。相较于传统的双元体系，三元体系呈现出更为复杂多变的微观结构，和更加全面的性质与功能。在国际上，针对三元体系的研究工作仍处在起步阶段，其形成机制和稳定机理都有待进一步发掘。
近日，我院李涛课题组系统开展了针对两种三元液体体系的基础研究。首先，他们关注了双元高内相乳液（包含三种液相）各组分间的协同效应。通过对比传统高内相乳液和双元高内相乳液在不同浓度氯化钠水溶液表面的渗透反应，结合共聚焦显微成像，发现在双元高内相乳液体系中，从蓖麻油-水界面解吸附的表面活性剂可以直接用于增强硅油液滴的稳定性，使其在较高氯化钠浓度下具有超稳定性；同时，超稳定的硅油液滴可以包裹在不稳定的蓖麻油液滴周围，形成保护层，防止其进一步聚并，使整个系统达到稳定状态（图1）。这种乳液体系中各组分间的协同作用，极大的拓展了多相液体体系的潜在应用，可用于设计新型多功能复合材料。
另外，李涛课题组首次合成并表征了树莓状乳液。这是在一些生物学组织和生长过程中经常观察到类似的结构（比如附着b -核糖核酸的卡哈尔体），一个中心体周围附着许多小液滴（突起）。了解树莓状液滴的形成机制，并掌握它们的相行为，将有助于我们对于一些生物学过程和结构的了解。
通过在水相和两种油相中引入胶体粒子和表面活性剂调节液体黏度和表面张力，可以成功制备并稳定树莓状乳液。共聚焦显微成像被用于追踪树莓状液滴的形成和聚并过程。——这种聚并主要包括两个步骤：分属两个树莓状液滴的突起首先合并，然后这两个中心液滴再合并。采用二维相场模型对体系进行模拟发现，突起的合并可以形成毛细管桥，从而驱动大液滴合并。此外，增加连续相的黏度可以减缓树莓状液滴的聚并，提高体系的稳定性（图2）。所制备的树莓状乳液不仅填补了三相液体体系中的空白，而且为生物学系统中存在的类似结构及其形成机制、相行为和聚并动力学提供了理想的模型。
上述两项研究成果分别以“Symbiosis between the components of a soft composite material responding to osmotic shock: The case of three-liquid systems”和“The creation of raspberry-like droplets and their coalescence dynamics:An ideal model for certain biological processes”为题，发表在Journal of Colloid and Interface Science（IF：8.128）杂志上。研究实习员陈薇为两项工作的第一作者。两项工作都得到了国家自然科学基金(11904390)和国科温州研究院启动资金(WIUCASQD2020003)的资助。在此基础上申请的三项国家发明专利均已获得授权（专利授权号分别为：CN113444448B，CN111467984B，CN113057898B）。
文章链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979722002454?via%3Dihub
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S002197972101763X
近日，我院李涛课题组系统开展了针对两种三元液体体系的基础研究。首先，他们关注了双元高内相乳液（包含三种液相）各组分间的协同效应。通过对比传统高内相乳液和双元高内相乳液在不同浓度氯化钠水溶液表面的渗透反应，结合共聚焦显微成像，发现在双元高内相乳液体系中，从蓖麻油-水界面解吸附的表面活性剂可以直接用于增强硅油液滴的稳定性，使其在较高氯化钠浓度下具有超稳定性；同时，超稳定的硅油液滴可以包裹在不稳定的蓖麻油液滴周围，形成保护层，防止其进一步聚并，使整个系统达到稳定状态（图1）。这种乳液体系中各组分间的协同作用，极大的拓展了多相液体体系的潜在应用，可用于设计新型多功能复合材料。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979722002454?via%3Dihub
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S002197972101763X
