聚合物刷功能化纳米颗粒调控乳液结构：从双连续凝胶到高强度皮克林乳液的界面力学性能设计

本研究针对水-模型油(十六烷/十八胺)混合体系的界面结构与力学性能调控难题，通过设计三种聚合物刷修饰的纳米颗粒系统（ZW PS NPs、PS-PGMA NPs、ZW PS-PGMA NPs），实现了从双连续凝胶(Bijels)到弹性皮克林乳液(Pickering emulsion)的可控转变。研究发现表面光滑的ZW PS NPs可形成界面复合模量G*～306mN/m的Bijels，而具有粗糙表面的PS-PGMA NPs则产生G*～2990mN/m的高弹性O/W乳液，为界面工程提供了新的调控维度。

　　

在能源生产、食品工业和药物递送等领域，乳液体系的微观结构控制始终是科学家们面临的重大挑战。传统乳液系统存在稳定性差、界面性能不可控等问题，特别是如何精确调控液-液界面的力学行为，成为制约功能化乳液开发的关键瓶颈。由King Fahd University of Petroleum and Minerals领衔的研究团队在《Polymer》发表创新成果，通过精巧设计聚合物刷功能化的纳米颗粒系统，成功破解了这一难题。

研究团队采用miniemulsion聚合合成核心材料，结合原子力显微镜(AFM)和界面流变学表征技术，系统比较了三种纳米颗粒的界面行为。样本来源于实验室自制的三种功能化聚苯乙烯(PS)纳米颗粒：两性离子聚苯乙烯核(ZW PS NPs)、PGMA刷接枝颗粒(PS-PGMA NPs)以及两性离子聚电解质刷功能化颗粒(ZW PS-PGMA NPs)。

【Nanoparticle Characterization】部分揭示，ZW PS NPs通过miniemulsion聚合获得，表面光滑且具有中性润湿性；而PGMA刷的引入则显著改变表面形貌和润湿特性，这通过FTIR和TGA得到验证。

【Materials】章节详细说明，以十六烷/十八胺(1mM ODA)作为模型油相，通过精确控制表面化学组成，实现了从Bijels到Pickering emulsion的可控转变。AFM测量显示，Bijels界面刚度(3.5±1N/m)显著低于ZW PS-PGMA NPs稳定的Pickering emulsion(5.6±1.6N/m)。

【Conclusions】部分强调，通过调控纳米颗粒表面粗糙度和聚合物刷功能化，可精确设计界面力学性能：ZW PS NPs形成G*～306mN/m的Bijels；PS-PGMA NPs产生超高弹性(G*～2990mN/m)的O/W乳液；而ZW PS-PGMA NPs则呈现中间特性(G*～340mN/m)。这种"一核多能"的设计策略，为开发新型功能乳液提供了普适性方法。

这项研究的突破性在于：首次系统阐明了表面形貌与聚合物刷化学对界面组装的协同调控机制；开发出可精确调控界面力学性能的模块化纳米颗粒系统；提出的"粗糙度-润湿性-交联域"三重调控模型，为复杂流体界面工程奠定了理论基础。特别是PS-PGMA NPs表现出的超高界面弹性，超越了常规检测极限，展现出在极端条件应用的潜力。该成果不仅推动了胶体与界面科学的发展，更为能源存储、药物控释等领域的材料设计提供了全新思路。