18世紀中期,富蘭克林發(fā)現(xiàn)油滴可以在水表面鋪展。隨后,非水溶性溶劑與水之間的液-液界面成為了進行化學反應和組裝的重要場所,啟發(fā)了包括Langmuir-Blodgett單分子膜等經(jīng)典技術的誕生。與此相對,水溶性溶劑液滴與水接觸時,一般發(fā)生混溶而非鋪展。采用高壓電噴霧技術降低水溶性有機溶劑液滴的尺寸,可以實現(xiàn)水溶性溶劑微液滴在水面上的鋪展,表明相溶的溶劑之間的界面可為分子組裝和合成提供新平臺(Huang et al., JACS 2015, 137, 10683.)。但如何在簡易條件下實現(xiàn)大尺寸水溶液液滴在水表面的鋪展仍然有待解決。
近期,華中科技大學化學化工學院趙強教授團隊受到皮膚形成過程中pH驅動液-液相分離現(xiàn)象的啟發(fā),報道了一種聚電解質水溶液在水表面自發(fā)鋪展,并形成多孔薄膜的機制。本工作中將含有聚乙烯亞胺(PEI)和聚苯乙烯磺酸鈉(PSSNa)的混合水溶液在酸性水表面鋪展形成多孔聚電解質膜,混合溶液的低表面張力驅動液滴在水面的鋪展,而低pH的水引發(fā)聚電解質在鋪展界面快速絡合,減少液滴向水下擴散混溶(圖1),二者協(xié)同,促使了大尺寸水溶液液滴在水表面的自發(fā)鋪展。該工作以“Spontaneous water-on-water spreading of polyelectrolyte membranes inspired by skin formation”為題發(fā)表在《Nature Communications》上(Nat. Commun. 13, 3227, 2022.)。文章第一作者是華中科技大學化學與化工學院2020屆碩士畢業(yè)生湯思晗,合作單位包括華中科技大學材料科學與工程學院,協(xié)和醫(yī)院。該研究得到國家自然科學基金的支持。
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