Page 21 - 《精细化工》2020年第5期

第 5 期 郭永顺，等: 复合型乳液拓扑结构调控及其应用研究进展 ·871·

敏基团，使其同时具备 pH 和光响应性，可同时用 2 不同拓扑结构复合型乳液的应用研究
于调控复合乳液的拓扑结构。当体系的 pH 升高，
1-[2-(4-癸基偶氮苯-苯氧基)-乙基]-1-二乙烯三胺 2.1 光学器件
2.1.1 光学透镜
C 10 ANOC 2 N 3 的质子化程度降低，导致复合乳液从
Janus 液滴转变成 F/H/W 型双重乳液；当使用 UV 光学透镜是一种将光线聚合或分散的器件。迄
今为止，许多课题组都在研究如何通过不同的方法
照射时，含有偶氮苯基团的 C 10 ANOC 2 N 3 会从反式
来制备操作简便、稳定性好和实际应用广的光学器
异构（trans）变为顺式异构（cis），油水界面张力
[9]
件以应用于各种领域。其中，SWAGER 课题组 以
会因此发生改变，导致 H/F/W 型复合乳液先转变成
庚烷为核相，氟碳化合物 FC-770 为壳相，以表面活
Janus 乳液，最后再转变为 F/H/W 型复合乳液。当
性剂，如十二烷基硫酸钠（SDS）和 Zonyl FS-300
用蓝光照射时，双重乳液则可逆恢复到 H/F/W 型复
或 Capstone FS-30 的混合表面活性剂水溶液为连续
合乳液。
相，通过改变不同表面活性剂的配比能够调控液滴
以上课题组利用外场因素驱动复合型乳液发生
的拓扑结构在双重乳液和 Janus 乳液之间发生动态
相行为的转变，及对拓扑结构进行简单、连续及精
变化。此外，内部油相的庚烷和 FC-770 体积比改变
确的智能调控，但对复合型乳液拓扑结构的驱动过
程仍不清楚。基于此，JIA 课题组 [67] 以氟碳表面活 也会引起液滴内部界面曲率半径的变化，从而导致
镜头焦距的变化以获得不同的成像效果（见图 11）。
性剂 Zonyl FS-300 和合成的光响应性表面活性剂

2-[4-(4-丁基偶氮苯-苯氧基)-乙基]-1-三甲基溴化铵
(C 4 AZOC 2 TAB)水溶液为连续相，不混溶的正己烷
（H）和全氟正己烷（F）为油相一步制备得到不同结
构特征的复合乳液。当紫外光照射时，C 4AZOC 2 TAB
发生顺反异构变化，导致液滴表面局部的界面张力
发生变化形成张力梯度，从而引起马兰戈尼效应，
在滴液表面具有低表面张力的液体会向具有高表面
张力的液体流动，从而诱导复合型乳液的拓扑结构
发生变化（见图 10）。该研究解释了刺激诱导拓扑
结构变化的过程及驱动调控的机理，为构建其他刺
激响应性复合型乳液提供了理论基础。

图 10 紫外光调控复合乳液拓扑结构的可能机制 [67]
Fig. 10 Possible mechanism of UV-controlled complex
emulsion topological structure [67]
图 11 a—双相乳液液滴的几何形状； b—双乳液在聚焦
刺激响应调控法集合微流体、相分离及一步高 和发散的拓扑结构之间切换；c—由不同界面曲率
的 FC-770（灰色）和庚烷（红色）组成的液滴的
速剪切法的优点，具有简单、连续、精细及可大批 [9]
侧视光学显微照片；d—液滴相应的光学模拟追踪
量制备等特点，尤其光响应性体系操作简便，响应 Fig. 11 (a) Geometry of a bi-phase emulsion droplet; (b)
灵敏度高且无污染，符合绿色化学和环境友好的要 double emulsions are expected to switch between
focusing and diverging topological structure; (c)
求。利用简单的刺激响应性的表面活性剂，通过控 side view optical micrographs of droplets composed
制刺激因素作用的时间及程度即可以得到不同拓扑 of FC-770 (grey) and heptane (red) with varying
结构的复合型乳液，这为新型材料的制备提供了一 internal interface curvature; (d) corresponding
ray-tracing simulations showing the propagation
种可行的方法。 of light rays through the droplets
[9]