“自發乳化”指的是：當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象。這種現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、藥物包裹等領域。然而，時至今日自發乳化過程一直無法得到控制，獲得的雙乳液難以達到熱力學穩定態，以其為模板制備的多孔結構雜亂無序。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多變，導致w/o/w雙乳液內液滴曲率即尺寸得不到有效控制，形成了無序多孔結構。實現“自發乳化”過程的有效控制，制備有序結構材料是極具挑戰性的研究課題。
近日，天津大學的宋東坡課題組無意間發現了“有序自發乳化現象（OSE）”，獲得了熱力學穩定且排列有序的W/O/W雙乳液，解決了自發乳化無法控制的難題。而實現上述控制的關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界面的作用機制，證明了兩親性聚合物刷的棒狀鏈構象是形成尺寸均一內液滴的關鍵因素。
形成的有序多孔結構微球會產生強烈的布拉格反射，展現出靚麗的結構色。孔徑大小可通過調節聚合度來調控，進而獲得了紅綠藍三色的微球樣品。這些光學微球材料只需要通過簡單的一步法揮發工藝生產，為規模化制備高附加值的光學材料提供了一種低成本工藝。
文章的第一作者是天津大學的博士研究生陳曦，這項工作得到了國家自然科學基金（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
