Pickering乳液是一种以胶体颗粒作为乳化剂稳定油水体系的乳液，应用领域十分广泛。不同于分子表面活性剂，胶体颗粒不可逆地占据乳液界面，为Pickering乳液提供了优异的长期稳定性。然而在Pickering乳液体系中，未被胶体颗粒占据的自由乳液界面大小常常强烈影响到乳液的先进性能。因此，传统Pickering乳液面临乳化剂颗粒界面覆盖率高和自由乳液界面需求之间的矛盾。

在科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的支持下，化学所高分子物理与化学实验室刘冰课题组发现利用环状胶粒的界面组装可以解决上述矛盾。课题组在前期研究中，已经发展了“液滴模板合成”的方法，高产率了制备了各向异性胶粒-环状胶粒（J. Am. Chem. Soc. 2023,145,27664;Angew. Chem. Int. Ed. 2019,58,16884;Angew. Chem. Int. Ed. 2017,56,9807），并利用发展的高度均一环状模型体系，探索了环状胶体的自组装行为，发现了新颖的自组装结构与调控路径，构建了新型液晶多孔材料（Angew. Chem. Int. Ed. 2022,61,e202112507,Hot paper）。

近期，该课题组通过系统考察环状胶粒在液-液界面的组装行为，研究了环状胶粒的界面相互作用对自组装结构的调控作用，成功实现了界面覆盖率低但乳液稳定性反而加强的Pickering乳液。该乳液中，环状胶粒在乳液界面形成六方密排结构，这保证了乳液的高稳定性。同时，环状胶粒的空腔结构使每个乳液液滴仍然具有超过80%的自由油水界面。也就是说，乳液的低覆盖率不是通过降低界面上胶粒浓度的传统方法实现的，而是利用了环状胶体特殊的腔体结构。这种较大的自由油水界面为乳液提供了快速的油水界面扩散速率，并且能够在界面上装载具有特定功能性但不能稳定乳液的纳米颗粒。为了论证这种新型Pickering乳液的应用优势，该工作选用了油水界面催化和基于表面增强的拉曼光谱检测作为两个应用实例。前者相对于球形颗粒稳定的乳液，表现出更高的催化效率，而后者显示了低至10⁻¹¹M的检测浓度。这些研究为发展新型的液基软材料提供了新思路。

相关研究工作近期发表在Nature Communications（Nat. Commun. 2025,16,2490）,第一作者是博士生李明坤，通讯作者是化学所刘冰研究员和王毅琳研究员。

环状胶粒稳定的新型Pickering乳液

高分子物理与化学实验室

2025年3月24日