Oil removal from water oil emulsions using magnetic nanocomposite fibrous mats
制备了磁性疏水亲油PMMA纳米复合纤维垫，用于从稳定水油乳液中高效去除油，展示了其作为油水分离材料的潜力。
2024-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Surface-Mediated Molecular Transport of a Lipophilic Fluorescent Probe in Polydisperse Oil-in-Water Emulsions
乳剂通常作为水不溶性溶质的载体，递送至特定靶点。溶质在乳液中的分子传输可以通过表面活性剂来促进，并且通常受到通过连续相的扩散的限制。我们在这里调查这种运输在分子尺度上使用亲脂性分子转子作为溶质的代理。使用荧光寿命显微镜，我们跟踪这些分子的运输从连续相向分散相在多分散的水包油乳液。我们表明，这种运输包括两个时间尺度，这与液滴的大小和表面活性剂浓度显着不同，并且，根据所使用的表面活性剂的类型，可以限制通过跨油-水界面的运输，或通过连续相的扩散。通过研究荧光团的时间分辨荧光，伴随着分子动力学模拟，我们演示了如何在宏观尺度上观察到的传输速率可以解释在探针分子暴露的局部环境。
2023-03-16 cond-mat.soft
Correct Use of the Lifshitz-Slyosov-Wagner Expression for the Calculation of the Average Radius of an Oil-In-Water (o/w) Emulsion Subject to Coalescence
Lifshitz-Slyozov和Wagner提出的乳状液立方平均半径（R3）随时间（t）线性变化的解析表达式（LSW理论）通常用于评价Ostwald熟化的效果。然而，我们在这里证明了实验和理论上，这种方法是不正确的，在这些情况下，液滴的聚结不能被阻止。在这种情况下，LSW的表达式应进行校正，以说明在每个时间的乳液的实际平均半径，而不是由LSW方程预测的半径，而不考虑聚结过程。
2015-02-09 cond-mat.soft
Detergency and its implications for oil emulsion sieving and separation
从水中分离石油碳氢化合物是减轻碳氢化合物对水生生态系统的灾难性影响的一个重要问题。解决海洋油水分离问题的一个合理方法是在表面活性剂的帮助下分散油，以最大限度地减少在水面形成大的浮油，并最大限度地增加油水界面面积。在这里，我们调查的基本润湿和运输行为的表面活性剂稳定的液滴和必要的流动条件进行筛分和分离这些稳定的乳液。我们表明，对于水溶性表面活性剂，这样的液滴是完全排斥的一系列材料（本质上水下超疏油）由于去污效果，因此，没有必要进行表面微/纳米纹理或化学处理，以排斥油，防止污染的过滤器。然后，我们模拟和实验研究了乳液流速对刚性网格上的这种液滴的运输和冲击行为的影响，以确定过滤具有给定直径（d）的液滴所需的最小孔隙开口（w），以使网格上的压降最小化，从而使过滤效率最大化，这强烈依赖于w。我们定义了一系列的流动条件和液滴尺寸，其中最小的液滴变形是预期的，因此发现的条件是足够的有效分离。有了这种新的理解，我们证明了使用市售的过滤器-没有任何额外的表面工程或功能化-从表面活性剂稳定的乳液中分离油滴，其通量为11，000 L m $^{-2}$ hr $^{-1}$ bar $^{-1}$。我们相信这些发现可以为未来油分离材料的设计提供信息。
2017-06-02 cond-mat.soft
Soft meets hard -- how does freeze-thaw cycling affect the microstructure of particle-stabilised emulsions?
颗粒稳定乳剂的冻融循环可改变乳剂结构和稳定性。这对于在通常需要增加稳定性的工业应用中使用颗粒稳定化可能具有显著的后果。因此，重要的是，这些复合材料的冻融循环的影响下的行为和稳定性进行验证。通过聚（甲基丙烯酸甲酯）颗粒稳定的油包水型Pickering乳液在两种不同的条件下-均匀和不均匀冷冻-进行连续相的冻融循环。共聚焦显微镜用于研究这些过程中的乳液行为和结构。还考虑了液滴尺寸和冷却速率对均匀冷冻乳剂的影响。单次冻融循环后乳液的最终结构强烈依赖于冷冻方法。均匀冷冻的乳剂显示出褶皱的液滴结构，而不均匀冷冻的乳剂具有不均匀的结构，其包含在均匀冷冻中未观察到的泡沫样区域。液滴大小对均匀冷冻乳液的最终结构几乎没有影响，这归因于液滴中的拉普拉斯压力比由生长的油晶体施加在液滴上的压力小几个数量级。冷却速率也几乎没有影响，因为在样品达到油冻结温度后，液滴迅速被油晶体包围和捕获，而不管它们达到该温度的速度如何。当进行相同的过程相比，表面活性剂稳定的乳液，我们发现乳液结构是可恢复的表面活性剂的情况下，而颗粒稳定的乳液是不可逆的改变。
2019-02-22 cond-mat.soft
Foamed emulsion drainage: flow and trapping of drops
泡沫乳液在我们的日常生活中无处不在，但人们对此类系统的老化仍然知之甚少。在这项研究中，我们调查泡沫排水和测量泡沫内的气体，液体和油的体积分数的演变。我们证明了三种老化机制。在快速排水的初始阶段，气泡和液滴都是非常流动的。随着泡沫稳定，排水进行，导致液体部分逐渐减少并减慢排水。成簇的油滴受到的剪切较少，它们的动态粘度增加，排水速度进一步减慢，直到油滴被堵塞。此时，油馏分开始在连续相中增加。泡沫老化导致毛细管压力增加，直到油充当消泡剂并且泡沫破裂。
2017-09-18 cond-mat.soft
Spontaneous Formation of Double Emulsions at Particle-Laden Interfaces
由于其隔室结构，双重乳液在食品，农业和制药应用中是必不可少的。传统上，双重澄清依赖于油溶性和水溶性表面活性剂或外部刺激响应性材料的存在，并且需要顺序的液滴形成设置或独特的流体设计。我们报告的不寻常的现象，即双乳液自发形成的水性纳米粒子分散体放置在与油酸胶束溶液接触。纳米级水滴在油中以溶胀胶束的形式成核。随着时间的推移，纳米颗粒形成水壳，用溶胀的胶束包封饱和油相。值得注意的是，我们发现纳米颗粒的逐渐表面活化是自双乳化和控制乳液强度的关键。我们建立在这一新的发现和设计一个新的系统的双重乳液的形成。这种方法是一种可扩展的自序策略，用于制备核-壳双重乳液，其通过采用胶束作为运输载体将纳米颗粒分散在相反相中。将纳米颗粒分散到自发乳化系统中为设计基于乳液的材料开辟了新的途径。
2020-05-17 cond-mat.soft
Electric-field-induced turbulent energy cascade in an oil-in-oil emulsion
我们观察到电流体动力驱动的湍流在低雷诺数的双流体乳液组成的微米级液滴。在存在电场的情况下，液滴产生相互作用的流体动力学流动，这导致在比单个液滴的尺寸大得多的空间尺度上的动态组织。我们的特点与这些结构的动态视频成像和同时，在原位，测量的时间变化的体积雷诺应力与流变仪。结果表明，在空间和时间的能量谱标度不变性。
2014-12-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
DNA-coated Functional Oil Droplets
许多工业软材料通常在其配方的核心包括水包油（O/W）乳液。通过使用可调节的界面稳定剂，这种乳液可以自组装成复杂的结构。几十年来，DNA一直被用作硬胶体和最近的软胶体之间的温敏性高特异性结合剂。到目前为止，用DNA官能化的乳液液滴具有相对低的涂层密度，并且扩大规模是昂贵的。在这里，一个通用的O/W的DNA涂层方法使用功能性非离子两亲性嵌段共聚物，两嵌段和三嵌段，提出。表面活性剂的亲水性聚乙二醇末端用叠氮化物官能化，从而允许通过应变促进的炔-叠氮化物点击反应将二苯并环辛烷官能化的DNA有效、密集和受控地偶联至聚合物。该协议是容易扩展的，由于三块的商业可用性。不同的生产方法（超声处理、微流体和膜乳化）与不同的油（十六烷和硅油）一起使用，以生产各种尺寸范围（亚微米、$\sim 20\,\mathrm{μm}$和$> 50\,\mathrm{μm}$）的功能性液滴，展示了该方案的通用性。热可逆的亚微米乳液凝胶，分层的“乌藨子”液滴和控制液滴从一个平面的DNA涂层表面释放证明。使用动态光散射和光学显微镜评价乳液稳定性和多分散性。该方法的通用性和简单性在软物质和生物技术研究和工业发展中开辟了新的应用。
2017-10-21 cond-mat.soft
Oil-in-water microfluidics on the colloidal scale: new routes to self-assembly and glassy packings
我们开发了Norland光学粘合剂（NOA）流动聚焦装置，利用NOA优异的溶剂相容性和表面特性，生成多分散性低至5%的微米级水包油乳液。虽然目前关于微流体水包油乳化的工作主要涉及尺寸在数十微米量级的液滴的产生，大到足以使布朗运动可以忽略不计，但我们的NOA装置可以产生半径范围从2 μm到12 μm的液滴。为了证明这些乳液作为胶体模型系统的实用性，我们生产了荧光标记的聚二甲基硅氧烷液滴，适合于用共聚焦显微镜进行颗粒分辨研究。我们分析了所得乳液的结构在3D中使用坐标跟踪和拓扑聚类分类，并揭示了一个新的单分散热系统。
2016-10-21 cond-mat.soft
pH Switchable Pickering Emulsions Stabilized by Polyelectrolyte Biosurfactant Complex Coacervate Colloids
聚电解质-表面活性剂复合物（PESC）长期以来一直用作水包油（o/w）乳液稳定剂，但从未用于提供皮克林效应的胶体复合凝聚层结构中。PESC的复合状态可能使它们不适合o/w Pickering乳化剂，而这需要胶体结构与稳定性、两亲性和润湿性之间的平衡。在这里，我们假设PESC凝聚是有效的皮克林稳定剂。而不是经典的表面活性剂，我们采用槐脂（SL）生物表面活性剂，非典型的阴离子/中性刺激响应性生物表面活性剂。尽管它们具有可调的电荷和温和的两亲性，但它们可以与阳离子/中性聚电解质（壳聚糖、CHL或聚-L-赖氨酸、PLL）组合使用以形成PESC凝聚层，用于开发生物基的、但也是pH可切换的Pickering乳液SL-CHL（或SL-PLL）复合凝聚层的水溶液用十二烷乳化。低温条件下的共聚焦激光扫描显微镜和扫描电子显微镜（cryo-SEM）证实了Pickering效应，而光学显微镜和振荡流变学分别评估了乳液形成和相对粘弹性。SL-CHL和SL-PLL PESC仅在复凝聚的pH区域内稳定o/w乳液，直到$Φ$油为0.7（6 < pH < 9）：在此范围之外，发生相分离。流变学显示出典型的固体状响应和施加大变形后的机械恢复。CLSM和cryo-SEM突出了与油/水界面的复合凝聚相关联的胶体结构，并提出了Pickering效应。这些发现证明了PESC凝聚层的皮克林效应以及使用生物基和生物相容性组分的可…
2021-05-07 cond-mat.soft
Freezing-induced topological transition of double-emulsion
本文研究W/O/W双重乳液的冻结过程，发现包裹油滴由外向内冻结会对内部水滴施加张力，引发从W/O/W到O/W的拓扑转变，并确定内部液滴临界尺寸约为19 μm，低于该尺寸时双重乳液保持稳定。
2024-01-31 cond-mat.soft
Ultrasonic wave transport in concentrated disordered resonant emulsions
我们展示了如何共振（近场）耦合影响波输运无序介质通过超声波实验在浓悬浮液。样品由共振乳液组成，其中油滴悬浮在液体凝胶中。通过改变液滴浓度，实验证明了独立散射近似的局限性。对于最集中的样品，共振散射体的接近诱导周围介质的重整化，导致散射强度的降低。我们指出了一个最佳的体积分数的油滴的非扩散波运输实验证明。我们的演示在中间液滴浓度的最大散射是非常相关的设计材料的波传输现象，如安德森局域化的研究。
2022-08-24 cond-mat.soft
Emulsion-templated formation of poly(N-isopropylacrylamide):surfactant mixed shells by thermo-enhanced interfacial complexation
脆弱的生物大分子的封装对于许多生物技术应用至关重要，但仍然具有挑战性。油包水乳液中的界面络合（IC）被证明是在胶囊前体水滴表面形成保护性聚合物层的有效过程。我们建议通过在界面聚合物层中引入温敏聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）链来进一步增强该IC过程。在这项工作中，我们实现了表面活性剂聚合物IC在氟碳油包水乳液之间的水溶性聚（L-赖氨酸）-g-聚（N-异丙基丙烯酰胺）阳离子共聚物（PLL-g-PNIPAM）和油溶性阴离子表面活性剂。我们证明了PNIPAM链的热塌缩转变触发了最初由IC形成的聚合物层的富集。该过程被利用来不可逆地分离界面聚合物层中的水溶性纳米颗粒，从而产生凝胶状混合壳。我们证明，这种传统IC的热增强是一种很有前途的胶囊壳的形成，加强和功能化的方法。由于在温和条件下实施，热增强IC还与蛋白质的包封相容，为生物大分子的新递送系统铺平了道路。
2021-05-05 cond-mat.soft
Oscillation patterns in active emulsion networks
我们研究了油包水乳液液滴，运行Belousov-Zhabotinsky反应，形成一种新型的活性物质单元。通过分散在油介质中的表面活性剂稳定的这些液滴能够内部化学振荡，并且由于化学反应导致的动态界面不稳定性而能够自推进。化学振荡可以通过在液滴之间形成表面活性剂双层的精确条件下跨液滴交换活化剂和抑制剂类型的反应中间体来耦合。在这里，我们提出了这样的化学振荡器的网络的同步行为，并表明所产生的动态依赖于网络拓扑结构。此外，我们证明了液滴的运动可以与液滴内的化学振荡同步，从而在未来的活性物质研究中产生令人兴奋的可能性。
2012-06-13 cond-mat.soft
Spontaneous particle desorption and "Gorgon" drop formation from particle-armored oil drops upon cooling
液滴“自成形”是一种现象，其中冷却的油性乳液液滴经历一系列壮观的形状转变（Denkov等人，Nature 528，2015，392）。吸附在油-水界面上的固体颗粒可以以多种方式影响这种液滴自成形过程，这些方式尚未被研究。我们制备了以球形乳胶粒为稳定剂的Pickering乳液，然后加入低浓度的表面活性剂，使液滴自成形。接下来，我们通过光学显微镜观察乳液冷却时发生的过程。发现了几个新的过程：（1）表面活性剂吸附层冻结后，吸附的乳胶粒子重新排列成规则的六方晶格。(2)在一定温度下观察到颗粒从液滴表面的自发解吸-这种现象相当显著，因为已知固体颗粒不可逆地吸附在流体界面上。(3)非常牢固地粘附到液滴表面的颗粒充当模板，使得能够形成数十至数百个半液体纤维，从液滴表面向外生长，从而形成类似于希腊神话中的蛇发女怪头的形状。我们提供的所有观察到的现象，使用我们的理解的旋转相形成的冷却液滴表面上的机械解释。
2019-11-26 cond-mat.soft
Pickering emulsions stabilized by oppositely charged colloids: stability and pattern formation
带相反电荷的胶体的二元混合物可用于稳定油包水或水包油乳液。采用蒙特卡罗模拟方法研究了胶体荷电比对Pickering乳液稳定性的影响。在界面处的胶体颗粒被建模为排列的偶极硬球，与吸引力之间的相互作用不带电荷和排斥力之间的相互作用带电荷的颗粒。稳定化所需的最佳组成（带正电的粒子的分数）对应于每个粒子的相互作用能的最小值。此外，对于每种装料比，存在可以稳定乳液的组合物范围。粒子的结构排列或乳液界面处的斑图形成强烈地受电荷比的影响。我们发现，在一定的电荷比下，不同组成的乳胶粒子在乳胶表面呈现均匀的各向同性、正方形和六边形排列。计算配位数的分布来表征结构特征。模拟研究对于其中使用带相反电荷的胶体的Pickering修饰的合理设计是有用的，并且对于斑图形成的控制是有用的，所述图案形成可用于合成胶体体和由其衍生的多孔壳。
2015-10-20 cond-mat.soft
Physical mechanisms for droplet size and effective viscosity asymmetries in turbulent emulsions
在Taylor-Couette（TC）湍流剪切流动中，通过改变油的体积分数，研究了乳状液的微观液滴尺寸和宏观流变性。尽管此处乳液中的油和水具有几乎相同的物理性质（密度和粘度），但出乎意料地，我们发现水包油（O/W）和油包水（W/O）乳液具有非常不同的流体动力学行为，即，这个系统显然是不对称的。从微观尺度看，无论是O/W还是W/O，液滴平均直径几乎不随油体积分数变化。然而，对于W/O，它比O/W大约50%。在宏观尺度上，O/W的有效粘度比W/O的高。这些不对称行为可以追溯到系统中的表面活性污染物的存在。通过引入高浓度的油溶性表面活性剂，我们显着地恢复了O/W和W/O乳液之间的对称性（液滴尺寸和有效粘度）。在此基础上，我们提出了一个可能的机制负责初始不对称性。接下来，我们讨论是什么设置湍流乳液中的液滴尺寸。我们发现了一个-6/5缩放依赖的液滴大小的雷诺数的流动。结合标度依赖性和液滴韦伯数，我们得出结论：决定液滴尺寸的液滴破碎发生在边界层内，并由Levich（1962）提出的平均流梯度引起的动压控制，而不是Kolmogorov（1949）提出的湍流波动引起的动压控制。本研究结果提供了一个理解的微观液滴的形成和宏观流变行为的动态乳化，并连接它们。
2022-01-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Micellar effects on Ostwald ripening in emulsions: Transition from cubic to quadratic particle size growth
Ink Splat Company（Ink Splat公司）
理论研究了增溶胶束存在下O/W乳液的奥斯特瓦尔德熟化，发现小粒径时遵循经典立方律，大粒径时转变为二次律，转变点取决于胶束浓度，且非离子胶束导致表观速率增加更大。
2026-07-30 cond-mat.soft
Flowing emulsions through disorder: Critical depinning and smectic rivers
仅在过去的60分钟内，石油公司就从地下开采了6万亿升石油，相当于200个奥运会游泳池的容量。这一惊人的数字有力地说明了多相流动对世界经济和环境的影响。从基本的角度来看，我们现在清楚地了解了当液体界面被驱动通过异质环境时形成的大规模模式。与此形成鲜明对比的是，碎片化流体通过无序介质的位移仍然限于孤立的液滴和气泡。在这里，我们阐明的集体动力学乳液流体动力驱动通过无序的环境。通过随机晶格的钉扎位点的微流体液滴的几十万，我们建立了封闭的乳液的动员是一个关键的动力学转变。与接触线脱钉不同，乳化液的流动不是由大规模雪崩引发的，而仅仅需要小颗粒群的协调运动。临界性来自于沿着近晶状河流网络的系统跨越尺度上看似不稳定的脱钉事件的相关性。我们阐明了这些自组织流动模式的微观起源：接触相互作用和流体动力学聚焦合谋调动乳液的混乱。我们结束我们的文章评论的相似性（和深刻的差异）与高$T_{\rm c}$超导体中的驱动磁通线的塑性脱钉过渡，和侵蚀砂床中的颗粒运输。
2020-02-25 cond-mat.soft
Tunable turbulence in driven microscale emulsions
Department of Physics, University of Guelph（圭尔夫大学物理系）；Department of Physics and Physical Oceanography, Memorial University（纪念大学物理与物理海洋学系）
研究通过调节电导率探索微乳液中从受控液滴变形到多尺度流体行为的转变，发现电导率可调驱动湍流。
2026-04-20 cond-mat.soft
Influence of ripening and creaming on the aggregation rate of dodecane-in-water nanoemulsions. Is the creaming rate an appropriate measure of emulsion stability?
研究了由十二烷、十二烷与角鲨烯和四氯乙烯的混合物组成的四种水包油型（O/W）离子型纳米乳液的行为。这些纳米乳液用十二烷基硫酸钠（SDS）稳定。浊度和乳液的平均半径的行为作为时间的函数。结果说明了通过乳化率来表征乳液稳定性的缺点。
2013-05-31 cond-mat.soft
Aging mechanism in tunable Pickering emulsion
本文研究了一个模型Pickering乳状液体系的稳定性。使用特殊的逆流微流体装置来制备单分散皮克林乳液，其中油滴在水中。单分散二氧化硅纳米颗粒（NPs）的润湿性可以通过表面接枝来调节，并且使用微流体装置来控制液滴的表面覆盖度。低至23 $\%$的表面覆盖度足以稳定乳液，我们证明了一种新的皮克林乳液稳定性，其中恒定尺寸的乳液液滴的表面覆盖度随时间增加，与大量的分散相共存。我们的研究结果表明，以前观察到的有限聚结制度，表面覆盖往往控制最终液滴的平均尺寸，必须放在一个更广泛的角度来看。
2015-04-16 cond-mat.soft
The critical pressure for microfiltration of oil-in-water emulsions using slotted-pore membranes
通过数值求解纳维-斯托克斯方程，研究了几何参数和流体性质对微油滴渗透到狭缝孔中的临界压力的影响。我们考虑一个长槽孔，这是部分阻塞的油滴，但允许有限的渗透通量。从力平衡模型获得临界渗透压力的分析估计，该力平衡模型涉及来自液滴周围的流动的拖曳力和表面张力力以及孔内的压力变化。结果表明，临界压力随油水粘度比、表面张力系数、接触角和液滴半径的变化规律与理论预测吻合较好。结果表明，临界渗透压力与表面张力系数呈线性关系，当粘度比或液滴半径足够大时，临界渗透压力接近饱和。这些研究结果是非常重要的优化设计和提高性能的微滤系统与槽孔。
2018-05-08 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Electrophoretic mobility of a water-in-oil droplet separately affected by the net charge and surface charge density
本文通过德拜-休克尔线性化解析研究油包水液滴电泳迁移率，发现其分别受净电荷和表面电荷密度影响，并揭示内部双电层对电泳的反向贡献，结合文献实验数据验证了理论。
2023-05-25 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Understanding the effect of the base oil on the physical adsorption process of organic additives using molecular dynamics
本研究利用分子动力学模拟探究有机摩擦改进剂在显式基础油中的初始吸附过程，发现吸附时间取决于基础油结构，并揭示了除“链匹配”外基础油对吸附的另一影响。
2019-01-31 cond-mat.soft
Active Reinforcement of Jammed Emulsions by Living Microswimmers
Van der Waals-Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学范德瓦尔斯-泽曼研究所物理学院）
该研究证实活性微泳动体可强化致密乳状液，其源于微泳动体活性而非内含物存在，揭示了微结构与微泳动体间的反馈回路，为调控无序软固体力学提供了模型平台。
2026-08-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Filling an emulsion drop with motile bacteria
我们已经测量了在油中乳化的球形水滴内运动的大肠杆菌的空间分布。在低细胞浓度下，细胞密度在水-油界面处达到峰值;在增加的浓度下，每个液滴的体积均匀地填充，而表面峰值保持不变。模拟和理论表明，体积密度的结果从一个“交通”的细胞离开表层，越来越多地由于细胞与细胞的散射，表面覆盖率上升以上$\sim 10\%$。我们的研究结果表明，与物理的稀薄气体在一个有吸引力的墙壁球形空腔的相似之处。
2014-07-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Role of interfacial elasticity for the rheological properties of saponin-stabilized emulsions
假设皂苷是天然表面活性剂，可以提供高粘弹性界面。这一性质可用于精确定量界面摩擦弹性对本体乳液的各种流变性质的影响。实验测定了四种皂苷（皂树皂苷、七叶皂苷、浆果皂苷、茶皂苷）在正十六烷-水和葵花油-水界面上吸附层的界面弹性。同时，测量了由相同皂苷稳定的散装乳液（油体积分数在75%至85%之间）在稳定和振荡剪切变形下的流变性能。结果皂树皂苷和浆果皂苷形成固体吸附层（壳）的SFO-水界面。因此，各乳液含有非球形液滴。对于其他系统，界面弹性在2 mN/m和500 mN/m之间变化。我们发现，这种界面弹性有非常显着的乳液剪切弹性的影响，适度的动态屈服应力的影响，并没有影响各自稳定剪切乳液的粘性应力。最后一个结论并不是微不足道的，因为振动表面弹性对稳定剪切泡沫的粘性应力有很大的影响。所有观察到的效果的机制解释进行了说明。
2019-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Harnessing the polymer-particle duality of ultra-soft nanogels to stabilise smart emulsions
微凝胶和纳米凝胶被广泛用于稳定乳液，同时实现它们对外部刺激的响应。提高乳液稳定性的因素之一是纳米凝胶的柔软性。在这里，我们研究了可以用N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）的沉淀聚合合成的最软的纳米凝胶，超低交联（ULC）纳米凝胶，如何稳定水包油乳液。我们表明，ULC纳米凝胶可以有效地稳定乳液已经在低质量浓度。这些乳液对液滴絮凝具有抗性，对聚结稳定，并且在温度升高时可以容易地破裂。ULC稳定的乳液液滴的抗絮凝性类似于由线性pNIPAM稳定的乳液的抗絮凝性。相比之下，对聚结的稳定性和温度响应性非常类似于由规则交联的pNIPAM纳米凝胶稳定的乳液。这种性质组合的原因是ULC纳米凝胶可以被认为是柔性大分子和颗粒之间的胶体。作为一种聚合物，ULC纳米凝胶可以在界面处有效地拉伸并均匀地覆盖它。作为一种规则交联的纳米凝胶颗粒，ULC纳米凝胶通过提供空间屏障来保护乳液液滴免于聚结，并快速响应外部刺激的变化，从而破坏乳液。ULC纳米凝胶的这种聚合物-颗粒二象性可用于改善乳液的性质，用于各种应用，例如多相催化或食品科学。
2022-08-17 cond-mat.soft
Worm-like emulsion droplets
研究发现乳液液滴表面结合的表面活性剂渗透压可逆转总表面自由能符号，引发球形到蠕虫状乳液的相变，模型预测与实验结果一致。
2025-04-12 cond-mat.soft
Ptychographic X-ray computed tomography of extended colloidal networks in food emulsions
扩展胶体网络是胶体食品中的一个主要结构层次，对食品的质构和流变性具有重要意义。通过获得网络的3D微观结构，可以推断材料的宏观力学性能。然而，这种方法受到缺乏合适的非破坏性的亚微米分辨率的3D成像技术。我们提出了应用于棕榈仁油为基础的水包油乳液的定量重叠X射线计算机断层成像的结果。测量在环境压力和温度下进行。以约300 nm的分辨率获得脂肪球的扩展胶体网络的3D结构。通过网络结构的图像分析，计算脂肪球的大小分布，并与以前的研究结果进行比较。为了进一步支持，重建的电子密度值在参考值的4%以内。
2016-02-11 cond-mat.soft physics.med-ph
Apollonian Emulsions
我们已经发现了极其多分散的高内相比乳液（HIPE）的存在，其中内相液滴以95%的体积分数存在，保持球形并且根据阿波罗堆积规则在可用空间中组织自己。这种阿波罗乳液是通过在非常少的表面活性剂存在下将油滴分散在水中，并允许它们在静止状态下进化一周而获得的。的液滴的包装结构，通过尺寸分布的测量，自发地演变向幂律与已知的阿波罗指数，以及通过小角X-射线散射测量的老化HIPE的结构因子的比较与数值模拟的随机阿波罗包装确认。由于完美的球形液滴，阿波罗乳液被发现显示牛顿流，即使在这样非常高的体积分数。我们认为，这些迷人的空间填充组件的球形液滴的聚结和破碎过程遵守简单的几何规则，保存总体积和球形，最大限度地减少与相邻液滴的相互作用的弹性能的结果。
2020-05-22 cond-mat.soft
Insights into the electrorheological and electrohydrodynamic regimes in electrically driven emulsion
Memorial University（纪念大学）；University of Guelph（圭尔夫大学）
研究通过电弹性成像技术揭示了电控乳液在高频和低频下的不同行为，发现其在高频下呈现电弹性特性，低频下呈现电液动力学特性，并通过微流体学方法验证了其尺度无关性。
2026-04-30 cond-mat.soft
BslA-stabilised emulsion droplets with designed microstructure
乳液是食品、药品、农用化学品和个人护理产品中许多现代配方的核心成分。由于分散相和连续相之间的界面张力，这些制剂中的液滴限于球形。控制乳液液滴形态和稳定非球形液滴的能力将能够改变乳液性质，例如稳定性、基底结合、递送速率和流变性。控制液滴微结构的一种方法是在液滴周围施加弹性膜以防止其松弛成球体。我们以前已经表明，BslA，由细菌属芽孢杆菌产生的界面蛋白，当暴露于油或空气-水界面时形成弹性膜。在这里，我们强调BslA稳定各向异性乳液液滴的能力。首先，我们表明，BslA是能够逮捕动态乳化过程，导致不同形态的乳液取决于所应用的条件和乳化技术。然后，我们表明，冷冻乳液液滴可以操纵诱导部分聚结。部分聚结的液滴的结构在熔融后保留，但仅当连续相中存在足够的游离BslA时。复制的保真度可以通过调节溶液中游离BslA的量来调节，这表明冷冻BslA稳定的液滴破坏了BslA膜。最后，我们利用BslA在整个熔化过程中保持乳液液滴结构完整性的能力来设计具有选定形状和尺寸的乳液液滴。
2017-05-12 cond-mat.soft
Spontaneous Emulsification: Elucidation of the Local Processes
当有机液体在表面活性剂的存在下与水温和接触时，形成微米和/或纳米尺寸的乳液，其中不需要外部搅拌。多年的研究表明，自发乳化的驱动力来自于有机相和水相中各组分化学势的差异，这种差异引发了扩散耦合的流体动力学波动。虽然已经发生了非凡的理论发展，试图在平衡和非平衡热力学的范围内描述这些过程，但自发乳化的局部过程仍然难以捉摸。在这项研究中，我们调查的局部过程，涉及表面活性剂以及水从一个相转移到另一个（即水到油），这导致在有机相中形成油包水乳液，随后。当这些乳状液越过相界时，它们会相当突然地转化为水包油乳状液。基于紫外光谱和分子动力学的研究表明，这些过程可能涉及爆炸事件和随后的组装的碎片，以其他有组织的结构，这是令人想起的尖点灾难提出的迪金森。这些过程导致界面以下组分浓度的强或弱波动，这在乳液液滴从界面区域进一步快速（无热）扩散到本体水中也变得明显。这些事件可以用聚合物添加剂适当地阻止。
2023-03-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Predator-Prey Interactions between Droplets Driven by Nonreciprocal Oil Exchange
趋化相互作用在自然界中普遍存在，并可能导致多体系统中的非互惠和复杂的涌现行为。在这里，我们展示了胶束表面活性剂溶液中不同化学物质的微尺度油滴之间的趋化性信号传导如何导致捕食者-猎物般的追逐相互作用。相互作用和动态自组织是由不同组成的乳液液滴之间的净定向胶束介导的油运输引起的，并且由混合的自由能提供动力。的非互易行为发生在各种各样的油和表面活性剂的条件下，我们系统地阐明化学设计规则调整液滴之间的相互作用，通过改变油和表面活性剂的化学结构和浓度。通过实验和模拟相结合的方法，我们还研究了多液滴团簇的主动行为和动态重组。我们的研究结果表明，如何化学最小系统可以设计与可控的，非互惠的趋化相互作用，以产生紧急的自组织和集体行为让人想起生物系统。
2019-12-20 cond-mat.soft
Hysteresis in the freeze-thaw cycle of emulsions and suspensions
University of Twente（特温特大学）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动态与自组织研究所）
研究了乳液和悬浮液在冻结-解冻循环中的滞后效应，发现颗粒迁移和油滴变形具有可逆性，实验结果与理论模型一致。
2026-04-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rotator phases in hexadecane emulsion drops revealed by X-ray synchrotron techniques
微米尺寸的水包烷烃乳液滴，通过适当的长链表面活性剂稳定，在冷却时自发地破坏对称性并连续地转变成一系列规则形状（Denkov等人，Nature 2015，528，392）。提出了两种机制来解释这种现象的液滴“自成形”。这些机制之一是假设在油的冻结温度附近的液滴表面形成塑料转子相的薄层。这一机制已经得到了一些间接的实验结果的支持，但直接的结构表征还没有报道。我们结合小角和广角X射线散射（SAXS/WAXS）与光学显微镜和DSC测量的自成形滴在乳液中。在乳液表现出下降自成形，散射光谱揭示了形成中间，亚稳旋转相的烷烃滴在其结晶之前。此外，在C16 EO 10表面活性剂稳定的十六烷液滴中观察到旋转相的壳形成。该旋转体相在ca. 16.6这明显低于结晶十六烷的熔化温度18 °C。散射结果与补充光学观测和DSC测量结果非常一致。
2021-07-05 cond-mat.soft
Theory of microdroplet and microbubble deformation by Gaussian laser beam
本文提出了当光束聚焦在微粒中心时，流体微粒在高斯光束中的线性变形理论。考虑了三种不同的流体系统：空气中的水微滴，水中的空气微泡，以及用于流体界面光学变形实验的特殊的油-乳状液水系统。我们比较了三个系统的界面变形时，由宽（相比粒子半径）和窄的激光束照射，并分析差异。在其他条件相同的情况下，液滴的变形与气泡的变形完全不同，这是由于两者的相反的透镜效应（分别为会聚和发散）;液滴的变形远远超过气泡，其他条件相同。光学对比度被发现是非常重要的形状时，得到的比较对比度相对较低的油乳液系统的水滴。最后，我们分析了粒子运动的动力学时，激光束被打开，并比较静态光束的情况下，一个短脉冲。非常不同的表面张力系数意味着非常不同的动力学时间尺度：水-空气界面为微秒，油-乳液为数十毫秒。发现水微滴的表面振荡总是欠阻尼的，而那些油乳液的过阻尼;微泡的变形可以是任一种，这取决于物理参数。
2013-02-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.optics
Luminescent and absorptive metal-coated emulsions for micro-velocimetry
在过去的几十年中，荧光乳胶珠已被广泛用作微流体中的示踪剂。它们具有与水密度匹配和使用荧光显微镜容易定位的优点。我们最近合成了银涂层的油滴，这是发光和吸收，首先涂层的油界面与聚多巴胺层，然后沉积银层的氧化还原过程。它们的平均直径为6 μm，通过调节金属层的厚度，它们的密度与水的密度相匹配。在这项工作中，我们使用这些颗粒作为示踪剂来测量水流在PDMS微通道中的速度分布，该微通道具有矩形横截面，这使我们能够确认斯托克斯方程的预测，其结果与常见的亚微米聚苯乙烯颗粒的结果相当。
2016-01-19 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
A Novel Algorithm for the Estimation of the Surfactant Surface Excess at Emulsion Interfaces
当界面张力的理论值-由乳化液滴界面之间的离子表面活性剂分子的均匀分布产生-相对于总表面活性剂浓度作图时，它们产生与吉布斯吸附等温线相当的曲线。然而，实际等温线考虑了表面活性剂在含水本体相中的溶解度。因此，假设总表面活性剂群体仅分布在可用的油/水界面中，可以计算出再现界面张力的实验值所需的表面浓度。对于给定的一组盐和表面活性剂浓度，可以使用液滴的ζ电位作为标准遵循类似的程序。我们应用这些程序的情况下，十六烷/水纳米乳液在不同的盐浓度。该信息用于计算非可变形纳米乳液滴之间的典型相互作用势。结果表明，从宏观吸附等温线预期的表面活性剂群体与实际吸附到纳米乳液滴表面的表面活性剂群体之间存在显著差异。
2014-01-06 cond-mat.soft
Experimental study of forces between quasi-two-dimensional emulsion droplets near jamming
本文对准二维乳剂的干扰进行了实验研究。我们的实验包括两个平行板之间的水包油乳液液滴。从液滴轮廓，我们可以确定每个液滴对之间的力，在宽范围的面积分数$ϕ$内在8%以内。我们研究了三个双分散样品，堵塞在面积分数$ϕ_c \approx 0.86$。我们的数据表明，对于$ϕ> ϕ_c$，接触数和压力有幂律依赖于$ϕ-ϕ_c$在数值模拟中发现的临界标度。此外，我们看到粒子间力定律和压力标度指数之间存在联系，支持之前的计算观察结果。我们还观察到线性的力链（大的液滴间力链），延伸超过10个粒子的长度，并检查其线性的起源。我们发现，大的力段的相对取向是随机的，并且力链的趋势是线性的，不是由于相邻的大的力的方向的相关性，而是因为方向偏向于线性的，以平衡每个液滴上的力。
2012-10-04 cond-mat.soft
Rheology finds distinct glass and jamming transitions in emulsions
我们研究了具有各种液滴尺寸（1 $μ$ m - 2 $μ$ m直径）的单分散和双分散乳液的流变学。在临界体积分数$ϕ_c$以上，这些系统表现出固体状行为，并且可以检测到屈服应力。先前的实验表明，对于小的热颗粒，流变学将在$ϕ_c = ϕ_g =0.58$处看到玻璃化转变;对于大的无热系统，流变学将在$ϕ_c = ϕ_J =0.64$处看到堵塞转变。然而，模拟指出，在热和非热制度的交叉，玻璃和干扰转变都可以在同一个样品中观察到。在这里，我们进行了一个实验，通过剪切四个水包油乳液与流变仪。我们观察到玻璃和堵塞过渡为我们的较小直径的液滴，只有堵塞过渡为我们的较大直径的液滴。双分散样品的行为类似于小液滴样品，观察到两个转变。我们的流变学数据与Herschel-Bulkley模型和三组分模型都很好地拟合。基于拟合参数，我们的原始流变数据不会崩溃到主曲线上。我们的结果表明，分散体中的液固转变可能并不普遍，而是取决于颗粒类型。
2020-11-24 cond-mat.soft
Topological rearrangements and stress fluctuations in quasi-two-dimensional hopper flow of emulsions
本文对漏斗形薄样品室中乳化液滴的剪切流动进行了实验研究。在该薄室中，液滴的形状是准2D的。样品处于高于堵塞的面积分数，并被迫以恒定的通量速率流动。从相邻液滴施加到液滴的应力使液滴轮廓变形，并且该变形被量化以提供应力的专门测量。当样品流过料斗时，我们看到应力的大波动，其特征与在其他复杂流体流动中所看到的相似。压力大幅下降的时间段与基本重排事件的爆发（“T1事件”，其中四个液滴重排）相关。更具体地说，我们看到这些观测之间的局部关系：T1事件减少了距离事件3个液滴直径的液滴间力。这直接将微观结构变化与宏观波动联系起来，并证实了局部重排影响附近区域的理论图像。这些局部重排是减少和重新分布流动材料内的应力的重要手段。
2012-08-17 cond-mat.soft
Active Brownian motion of emulsion droplets: Coarsening dynamics at the interface and rotational diffusion
一个微米大小的溴水滴浸在表面活性剂负载的油相中可以游泳（S。图图帕利河Seemann，S. Herminghaus，New J.Phys.13073021（2011））。溴在液滴界面处与表面活性剂反应并生成表面活性剂混合物。它可以自发地相分离由于solutocapillary Marangoni流，推动液滴。我们模拟系统的扩散-平流-反应方程的混合物序参量在界面上，包括热噪声和耦合到流体流动。超越之前的工作，我们说明了表面活性剂混合物在轴对称游泳状态下朝向相分离的粗化动力学。粗化过程分为两个步骤：一个最初的域大小的缓慢增长，其次是一个几乎弹道政权。在较大的时间尺度上，局部表面活性剂组合物中的热波动在游泳方向上引发随机变化，并且液滴执行持久的随机行走，如在实验中观察到的。数值结果表明，旋转相关时间尺度与噪声强度的平方成反比。我们确认这种缩放的扰动理论的混合物序参量的波动，从而确定作为一个活跃的布朗粒子的活性乳液液滴。
2016-08-08 cond-mat.soft
Effects of additives on oil displacement in nanocapillaries: a mesoscale simulation study
我们进行了介观尺度模拟，以调查的效果，添加剂，如表面活性剂和聚合物，在驱油过程中的水和盐水注入。一个多体耗散粒子动力学（MDPD）模型参数化，以再现通过实验或经典分子动力学（MD）获得的物理性质。然后采用MDPD模型模拟水和盐水对正十二烷的驱替，表面活性剂浓度范围为1 wt. %至IOwt. % SDS和0.5wt. %的HPAM。我们观察到，虽然添加剂可以进入毛细管而不堵塞，但表面活性剂浓度和注入速率的特定组合可能导致不良的驱油。这一结果可以从水-壁和（表面介导的）水-油相互作用之间的平衡来理解。因此，我们的研究结果显示了一个有效的逆转的润湿性字符，从水润湿到油润湿，作为界面速度的函数。最后，我们总结了这些结果的影响，涉及添加剂的流体-流体位移。
2020-04-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Characterization of the dissolution of water microdroplets in oil
油包水乳液具有从化学技术到微流体的广泛应用，其中水滴的稳定性是至关重要的。在这里，我们使用一个可访问的和容易重现的实验装置描述和表征水在油中的溶解，这使得纳升大小的液滴不稳定，导致它们在几个小时的时间尺度内收缩和消失。该方法适用于制造用于结晶的微型反应器。我们测试了多种油及其与表面活性剂的组合，表现出广泛不同的溶解速率。我们推导出简单的分析方程，以确定产品的扩散系数和相对饱和密度的水在油中从测得的溶解数据。通过卡尔费休滴定法测定矿物油和硅油在水饱和前后的水分含量，计算出水在矿物油和硅油中的扩散系数
2021-12-18 cond-mat.soft physics.chem-ph
Emulsion Electrocoalescence in microfluidics: impact of local electric fields
本研究通过微流控实验探究静态条件下电场对水滴对聚结的影响，发现油相电阻控制电聚结起始，局部电场增强与配方及电极间水滴数量相关，为微流控操作合理化提供理论基础。
2024-11-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
PFG NMR time-dependent diffusion coefficient analysis of confined emulsion: post drainage phase conformation
在这项工作中，我们提出了一个表征的相结构在水饱和的烧结玻璃珠样品后，油注入，通过分析的时间依赖性的扩散系数从一组一维脉冲场梯度核磁共振（PFG NMR）测量，前和后排水。估计样品的表面体积比和渗透率从排水前PFG测量在水饱和的样品进行了比较，分别与分析和报告的值，并发现在这两种情况下，一个公平的协议。从PFG测量中提取的扩散系数的短时间分析被用来量化排水后的润湿相探测的表面积与体积比的增加。采用双高斯模型分析了排油后PFG实验中水和油的扩散系数，并考虑了两种不同的情况来描述孔隙内的流体构象。对于非润湿相被认为表现出不良连接的几何形状的情况，进行假设在孔内形成水包油液滴的分析，并确定液滴半径的高斯分布。
2020-11-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Apollonian Packing in Polydisperse Emulsions
我们已经发现了多分散高内相比乳液（HIPE）的存在，其中内相液滴以95%的体积分数存在，保持球形并且根据阿波罗堆积规则在可用空间中组织自己。这些多分散HIPE是在油-表面活性剂-水两相体系的表面活性剂贫乏的组合物的乳化过程中形成的。它们的液滴尺寸分布自发地朝着具有阿波罗指数的幂律演化。小角X-射线散射老化HIPES表明，液滴包装结构与数值模拟的随机阿波罗包装相一致。我们认为，这些奇特的，充满空间的组件是遵守简单的几何规则，保存总体积和表面积最小化的合并和破碎过程的结果。
2020-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Monte Carlo computer simulations and electron microscopy of colloidal cluster formation via emulsion droplet evaporation
我们考虑一个理论模型的胶体颗粒和球形乳液液滴的二元混合物。硬球胶体通过额外的短程吸引和长程排斥相互作用。液滴与胶体的相互作用是液滴表面的吸引势阱，从而引起Pickering效应。液滴-液滴相互作用是一种核心相互作用。液滴随时间收缩，这模拟了分散（油）相的蒸发，我们使用蒙特卡罗模拟进行动力学模拟。在实验中，聚苯乙烯颗粒组装使用甲苯液滴作为模板。用低温场发射扫描电子显微镜分析了液滴表面颗粒的排列。在油蒸发之前，在实验中发现液滴表面上的颗粒分布是无序的，并且模拟再现了这种效果。在完全蒸发后，形成有序的胶体簇，其对热波动稳定。无论是在模拟和场发射扫描电子显微镜，我们发现稳定的包装，从双峰，三重态，四面体到复杂的多面体的胶体。模拟的团簇结构和尺寸分布与实验结果吻合较好。我们还模拟了四面体簇和液滴的混合物中的层次组装，并发现超簇结构的形态比单粒子簇的形态更复杂。
2011-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Minimum Surfactant Concentration Required for Inducing Self-shaping of Oil Droplets and Competitive Adsorption Effects
表面活性剂的选择是关键，在开始的现象，人工形态，自下而上的增长几何颗粒从冷却的乳液液滴，以及自下而上的自组装可充电的微型游泳机器人从类似的液滴。表面活性剂的选择对于在油-水界面处塑性相的形成、动力学以及这些过程的起始温度至关重要。但需要进一步的细节来控制这些自下而上的制造过程，并了解它们的分子机制。仍然未知的是诱导这些过程所需的表面活性剂的最低浓度，或者当只有一种表面活性剂能够诱导形状时，在表面活性剂的混合物中的竞争效应。在这里，我们系统地研究了表面活性剂的性质和浓度的影响的形状诱导行为的十六烷在水中的乳液与阳离子（CTAB）和非离子（吐温，Brij）表面活性剂超过五个数量级的浓度。发现最小有效浓度近似等于临界胶束浓度（CMC），或低于表面活性剂的Krafft点的溶解度极限。然而，乳液在CMC附近显示低稳定性。在混合的表面活性剂实验（吐温60和吐温20），其中只有一个（吐温60）可以诱导形状，我们阐明了在混合表面活性剂吸附过程中的界面竞争的作用，通过改变组合物。我们发现，具有C14或更长链长的形状诱导表面活性剂的~ 75%的表面覆盖率的下限对于发生自成形是必要的。所得到的技术产生了一个清晰的视觉读数，否则难以调查分子事件，并建立最低浓度和协议的基本要求，以找到%表面覆盖率，以诱导油的表面活性剂混合物的自成形。
2022-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Synthetic Oil Gels With Organoclays In The Formulation Of Magnetorheological Fluids
本研究通过筛选四类有机粘土胶凝合成油并比较三种分散剂，发现辛-1-醇与6号蒙脱石配制的磁流变液在触变性、磁流变效应和长期可再分散性之间取得最佳平衡。
2024-03-28 cond-mat.soft
