温度与酸、碱气体多重响应的双面液体弹珠

Particle最近,澳大利亚迪肯大学(Deakin University)的徐之光博士在赵燕博士和林童教授的带领下与美国凯斯西储(Case Western Reserve University)戴黎明教授合作,研制出了一种具有多重响应功能的双面液体弹珠。液体弹珠(Liquid Marble是由单一微小液滴与外部非润湿性松散颗粒组成的液固复合体。由于非润湿性颗粒的隔离作用,其内部的液滴不与外界接触,从而使液体弹珠能在各种固体,甚至是液体表面自由地移动而不润湿基体。响应性液体弹珠可以根据外界条件变化(如光、温度、pH等)释放内部液体。这种智能型液体弹珠在微反应器、微流体和药物缓释等领域有很大的应用前景。然而,目前多数响应性液体弹珠仅能够响应单一的外界条件变化。

该团队研究的这种双面液体弹珠的制备过程很巧妙。他们首先用石蜡和四氧化三铁的复合颗粒制备液体弹珠,然后在磁场下将其打开到一定程度,再使露出的液滴接触长碳链烷基羧酸修饰的二氧化钛(TiO2)粉末,当撤去磁场后就形成了双面液体弹珠。由石蜡和四氧化三铁(Fe3O4)组成的半面使液体弹珠具有温度响应性功能,而另一半面对酸碱气体有响应。在红外辐射加热、酸性或者碱性气体的环境下,这种双面液体弹珠会破裂并释放出内部的液体。同时,由于Fe3O4的存在,这种双面液体弹珠还可以在磁场的作用下在固体表面或者水面上运动。

此项工作得到了澳大利亚研究理事会(Australian Research Council, ARC)创新基金和博士后奖学金(DP110101315)以及美国自然科学基金(NSF CMMI-1266295)的资助与支持。