18世纪中期,富兰克林发现油滴可以在水表面铺展。随后,非水溶性溶剂与水之间的液-液界面成为了进行化学反应和组装的重要场所,启发了包括Langmuir-Blodgett单分子膜等经典技术的诞生。与此相对,水溶性溶剂液滴与水接触时,一般发生混溶而非铺展。采用高压电喷雾技术降低水溶性有机溶剂液滴的尺寸,可以实现水溶性溶剂微液滴在水面上的铺展,表明相溶的溶剂之间的界面可为分子组装和合成提供新平台(Huang et al., JACS 2015, 137, 10683.)。但如何在简易条件下实现大尺寸水溶液液滴在水表面的铺展仍然有待解决。
近期,华中科技大学化学化工学院赵强教授团队受到皮肤形成过程中pH驱动液-液相分离现象的启发,报道了一种聚电解质水溶液在水表面自发铺展,并形成多孔薄膜的机制。本工作中将含有聚乙烯亚胺(PEI)和聚苯乙烯磺酸钠(PSSNa)的混合水溶液在酸性水表面铺展形成多孔聚电解质膜,混合溶液的低表面张力驱动液滴在水面的铺展,而低pH的水引发聚电解质在铺展界面快速络合,减少液滴向水下扩散混溶(图1),二者协同,促使了大尺寸水溶液液滴在水表面的自发铺展。该工作以“Spontaneous water-on-water spreading of polyelectrolyte membranes inspired by skin formation”为题发表在《Nature Communications》上(Nat. Commun. 13, 3227, 2022.)。文章第一作者是华中科技大学化学与化工学院2020届硕士毕业生汤思晗,合作单位包括华中科技大学材料科学与工程学院,协和医院。该研究得到国家自然科学基金的支持。
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