胶凝计

化妆品，如护发素，必须符合许多的要求，来切合客户的需求。稳定性，香味和外观，奶油状的质地和改变头发表面亲水性的能力都是一些最重要的要求。在适当的处理条件下，少量的长链醇和阳离子表面活性剂可以形成膨胀的双分子层，从而锁住大量的水。这些凝胶网络主要由多层囊泡（MLVs）组成，囊泡壁是由六边形填充的酒精和表面活性剂分子组成的脂质双分子层。这种多层囊泡凝胶网络使得护发素呈现奶油质地。 尽管冷却速度在长链醇和表面活性剂凝胶的生成中一直是一个重要的因素，但造成这些差异的物理化学原因仍然难以捉摸。鲸蜡硬脂醇和氯化十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）是构成许多药品和化妆品配方的基础。在一项研究中，来自意大利巴里大学化学系的研究人员与欧莱雅和瑞典隆德大学合作，阐明了冷却过程和凝胶流变特性之间的联系。利用多种技术方法，他们发现使用不同的冷却速率会生成具有不同重复距离的多层囊泡。不同工艺形成的凝胶具有明显不同的弹性模量和粘性模量。 在加热至85℃的条件下，制备了含有5%的鲸蜡硬脂醇和6%的CTAC的凝胶样品。样品在冰水中淬火，或在空气中冷却到室温。淬火凝胶的弹性（G’）和粘性（G’’）模量是空气中的冷却凝胶的4倍，因此影响了凝胶的涂抹性能和手感。两种样品的小角X射线散射（SAXS）结果证实了多层囊泡的存在。Kratky图分析显示，两种样品的层间长周期存在差异，淬火样品为31.4 nm，空气冷却样品为28.5 nm。通过对比Lβ相的理论值，发现淬火样品完全由膨胀的Lβ相组成，而空气冷却样品则是由Lβ相为主的多相凝胶网络组成。利用脂质双分子层形状因子，对散射密度进行拟合，得出两种样品相似的双分子层厚度为3.8 nm (δ)。结合两种样品的双层膜厚度和平均长周期，可以计算出淬火样品中鲸蜡硬脂醇和CTAC的体积分数为0.83，空气冷却样品为0.77。也就是说，在空气冷却的样品中，较大体积分数的鲸蜡硬脂醇和表面活性剂形成的脂质双分子层没有合并到囊泡中。这对平均弯曲刚度有影响，淬火样品的弯曲刚度更大。 综上所述，本研究表明，尽管快速冷却和缓慢冷却都能导致多层囊泡的形成，但囊泡中所含物质的数量不同，层间的膨胀程度也不同。这些差异导致了不同的弯曲刚度和不同的流变性能。了解这些参数有助于制备具有所需厚度、丰富质感和涂抹性能的复杂药物和化妆品配方。

在自然界中生物能够对外界刺激做出反应并产生特定的形状变化，这种响应行为对生物体的生存和繁衍至关重要。在众多材料中，水凝胶因其模量适中，刺激响应条件多样以及生物相容性好等因素而引起了广泛关注。随着仿生学以及材料科学的发展，能够感知和响应外部刺激的智能水凝胶致动器在软体机器人、传感和远程操控等领域显示出良好的应用前景。目前，微加工技术已经将响应型水凝胶致动器的尺寸缩小到微米级。然而，如何在微尺度下构建能够对复杂的微环境进行多重响应的水凝胶微致动器仍然是一个挑战。 　　近日，中国科学院理化技术研究所研究员郑美玲团队在双刺激协同响应的水凝胶微致动器的研究工作中取得进展。团队通过非对称飞秒激光直写加工制备了一种双刺激协同响应的水凝胶微致动器。该水凝胶微结构对pH/温度的双重协同响应是通过添加功能单体2-(二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯实现的。通过水凝胶微结构的拉曼光谱分析，解释了不同pH和温度下协同响应的产生机制，并且展示了由pH或温度控制的聚苯乙烯微球的捕获。该研究为设计和制造可控的微尺度致动器提供了一种策略，并在微机器人和微流体中具有应用前景。研究成果发表于Small 。 　　飞秒激光直写加工技术由于具有超高的空间分辨率、三维加工能力和无需实体掩膜等特点，被广泛用于制备各种三维微结构。研究人员利用含有功能单体的光刻胶，通过调整激光功率、扫描速度和扫描策略实现了具有不对称交联密度的双重响应水凝胶微结构的制备(图1)。 　　进一步地，研究人员制备了含有三个不对称微臂的微致动器来提高对不同环境的刺激响应能力。该微致动器由三个交联密度交替分布的微臂组成。为了更加方便地展示水凝胶微致动器在不同温度及pH条件下的可控性，研究还使用了直径10微米的聚苯乙烯微球作为目标颗粒在不同条件下进行捕获(图2)。 　　此外，研究人员还描述了一种具有双刺激协同响应特性的微致动器(图3)，其具有的更为丰富的形状变化是由温度升高时的氢键断裂与酸性条件下叔胺基的质子化同时作用产生的。该研究提出的双重刺激协同响应特性相较于单一响应刺激赋予了微制动器更大的可操控性，这一特性使其在微操纵和微型软体机器人方面具有潜在应用。图1 双刺激协同响应型水凝胶微致动器的制备与响应机制图2 双重刺激响应型水凝胶微致动器的捕获行为图3 水凝胶微致动器的双重刺激协同响应特性

记者从中科院广州地球化学所获悉，该所有机地球化学国家重点实验室毕新慧研究团队在雾滴凝结核研究方面取得新进展。相关研究日前发表在《地球物理研究》。　　据悉，该研究团队在国际上率先使用地用逆流虚拟撞击器—单颗粒气溶胶质谱仪的联用，实现了对单个活性雾滴颗粒的在线分析，解决了在地面无法直接观测雾凝结核的难题。研究分析了广州市春季典型雾过程中的1305个雾滴残余颗粒，首次发现黑碳颗粒可以作为活性雾滴的重要凝结核，在雾滴残余颗粒数中的占比高达68%。而以往研究认为黑碳颗粒的吸湿性较弱，对于云雾形成的贡献十分有限。　　该研究认为，在城市大气中当黑碳颗粒快速老化与二次气溶胶组分形成内混结构后，其吸湿性有可能大幅增强，使得黑碳颗粒能够成为雾滴的重要凝结核。同时，雾滴的形成加快了黑碳颗粒与硝酸盐的内混，这主要是因为城市大气中汽车尾气排放的大量氮氧化合物等前体物，其浓度远高于硫酸盐的前体物二氧化硫。　　研究结果还表明硫酸盐的形成是黑碳颗粒的主要老化机制。发现有机物和铵根在雾滴残余颗粒中的比重极低，对于雾滴形成的贡献并不显著。雾过程对有机胺形成的促进作用主要是体现在雾间隙颗粒上，而并非活性雾滴中。云和雾的形成过程相类似，因此，该研究对于认识气溶胶成云机制以及模型预测其间接气候效应具有重要的参考价值。