热诱导可逆纳米乳化技术:突破传统局限,开启多领域创新应用新篇
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时间:2025年04月10日
来源:Matter 17.3
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纳米乳液在多领域应用广泛,但传统制备方法存在局限。研究人员开展热诱导纳米乳化(TINE)研究,通过循环加热冷却实现无表面活性剂、节能的可逆纳米乳化。该研究成果为多领域发展提供高效、可持续方案。
纳米乳液因液滴尺寸小、动力学稳定性高,在化妆品、制药和食品加工等行业广泛应用。然而,传统制备纳米乳液的方法受热力学不稳定性、依赖表面活性剂稳定和高能耗限制,在温度波动场景或因环境健康问题不宜使用表面活性剂的情况下应用受限。为解决这些问题,本研究引入热诱导纳米乳化(TINE)技术,其受云形成的自然动态启发。TINE 利用循环加热和冷却,借助温度依赖溶解性实现可逆、无表面活性剂的纳米乳液制备,加热时纳米液滴溶解,冷却时重新形成。这种方法不仅克服了热力学不稳定性,还无需表面活性剂,提供了一种节能、可扩展且通用的解决方案,适用于多种液体系统。该方法与可再生能源(如工业过程废热回收)兼容,使其成为大规模纳米乳液生产的可持续方案。通过优化热控制参数和探索新材料组合,TINE 为传统纳米乳液制备方法提供了一种通用且高效的替代方案,为从食品科学到纳米技术等领域的进步铺平了道路。纳米乳液在化妆品、食品、制药、采油、药物递送和模板材料合成等不同领域普遍存在,这得益于其高动力学稳定性以及结构和组成的多样性。然而,纳米乳液在热力学上不稳定,会逐渐发生不可逆分解,严重限制了其应用。受大气云的动态平衡启发,我们通过循环加热和冷却过程,实现了双相液体系统的热诱导可逆纳米乳化。在该策略下,纳米液滴在加热时因溶解而消散,冷却时因成核而重新出现,这一过程由温度依赖溶解性驱动。结合实验、数值和理论研究,我们确定了纳米乳化的关键条件,阐明了成核的物理化学机制,并预测了纳米液滴的尺寸。热诱导纳米乳化(TINE)为节能、无表面活性剂的纳米乳液制备提供了一种可逆、简便且可扩展的方法,该方法制备的纳米乳液具有良好的稳定性、多种乳液类型,且能精确控制液滴尺寸。
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