A Multi-scale Investigation of Aqueous Foams Stabilised by PNIPAM Microgels
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
该研究探究了交联剂密度与微凝胶浓度对PNIPAM微凝胶稳定的水基泡沫发泡性及稳定性的影响，证实不同长度尺度间特性存在良好关联，为调控泡沫性能提供了多尺度依据。
2026-08-13 cond-mat.soft
The double-faced electrostatic behavior of PNIPAm microgels
通过自由基聚合（FRP）合成的PNIPAm微凝胶通常被认为是水性介质中的中性胶体，尽管众所周知，自从Pelton和同事的开创性工作[Langmuir 1989，5，816 - 818]以来，表征溶胀微凝胶的消失电泳迁移率在PNIPAm的较低临界溶解温度（LCST）以上大大增加，微凝胶在该温度下部分塌陷。电荷的存在归因于当FRP在水中进行时使用的离子引发剂，并且其保持锚定到微凝胶颗粒。结合动态光散射（DLS）、电泳、透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）实验，我们表明，当与带相反电荷的聚电解质（PE）或纳米颗粒（NP）共悬浮时，塌陷的离子PNIPAm微凝胶经历大的迁移率反转和重入缩合，而它们的稳定性在较低温度下不受PE或NP添加的影响，其中微凝胶溶胀并且它们的电荷密度低。我们的研究结果突出了PNIPAm微凝胶由于其可调电荷密度而具有某种双面静电行为：它们在低于LCST的温度下表现为准中性胶体，而当它们处于塌陷状态时，它们与带相反电荷的物种强烈相互作用。当微凝胶被聚赖氨酸链和二氧化硅纳米颗粒包围时遇到的非常相似的现象表明PNIPAm基胶体在水中的这种双重行为的一般特征。
2021-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermoresponsivity of poly(N-isopropylacrylamide) microgels in water-trehalose solution and its relation to protein behavior
假设：添加剂通常用于调节大分子构象转变。在添加剂中，海藻糖是一种优异的生物保护剂，在响应性聚合物中，PNIPAM是研究最多的材料。然而，到目前为止，它们的相互作用机制只是暗示，没有直接的调查，而且，至关重要的是，从来没有阐明与蛋白质相比。详细的见解将有助于了解PNIPAM微凝胶在多大程度上可以有效地用作合成仿生材料，以在胶体尺度上再现和研究分离的蛋白质行为及其对与特定共溶剂或共溶质相互作用的敏感性。实验：采用动态光散射法研究海藻糖对PNIPAM微凝胶溶胀行为的影响;采用拉曼光谱法和分子动力学模拟从分子尺度上探讨溶胀-去溶胀转变过程中溶剂化和动力学的变化。调查结果：强水合海藻糖分子与PNIPAM微凝胶形成水介导的相互作用，从而在过渡区以下和以上保持聚合物水合，同时显著抑制聚合物及其水合壳的局部运动。我们的研究，第一次，表明，减缓动力学和优先排斥的主要机制，海藻糖的PNIPAM微凝胶的效果，在不一致的优先吸附醇，但在海藻糖蛋白质系统中观察到的行为完全类似。
2022-02-20 cond-mat.soft
Study of network composition in interpenetrating polymer networks of poly(N isopropylacrylamide) microgels:the role of poly(acrylic acid)
假设：聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）为基础的响应性微凝胶的特殊溶胀行为提供了可能性，以调整柔软度和体积分数与温度，使这些系统的技术应用和理论意义的极大兴趣。如果聚（丙烯酸）（PAAc）在PNIPAM网络中互穿，形成具有额外pH敏感性的互穿聚合物网络（IPN）微凝胶，则其有趣的相图可能更加复杂。PAAc/PNIPAM聚合物比例对溶胀能力和动力学的影响仍然是研究的问题。实验：在这里，我们通过动态光散射（DLS），透射电子显微镜（TEM）和电泳测量，研究了PAAc在IPN微凝胶体积相变行为中的作用，作为微凝胶浓度和pH值的函数。我们的研究结果强调，聚集是有利的，在增加重量浓度，PAAc含量与pH之间存在一个交叉PAAc含量C*{PAAc}，高于该值时，微凝胶上的离子电荷变得相关。此外，我们表明，IPN微凝胶的柔软性可以通过改变PAAc/PNIPAM的比例来调节。这些研究结果提供了新的见解的可能性，通过改变PAAc含量的实验控制IPN微凝胶的聚集特性，电荷和柔软性。
2019-04-18 cond-mat.soft
Water-polymer coupling induces a dynamical transition in microgels
最近在非生物大分子中也发现了长期争论的蛋白质动力学转变，例如聚-N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）微凝胶。在这里，通过使用原子分子动力学模拟，我们报告了在这些系统中的动力学跃迁的分子起源的描述。我们表明，PNIPAM和水动力学低于动力学转变温度Td的甲基旋转和氢键，分别占主导地位。通过与本体水的比较，我们明确地确定PNIPAM-水氢键的主要负责发生的转变。观察到的现象，因此至关重要地取决于水-大分子耦合，相关的广泛的一类水合系统，独立于生物功能。
2019-03-13 cond-mat.soft
Role of microgel stiffness in particle self-assembly and suspension rheology across the lower consolute solution temperature
Raman Research Institute（拉曼研究所）
本研究通过调控交联剂合成不同刚度的PNIPAM微凝胶，发现软粒子悬浮液在LCST以上呈现凝胶-液体-凝胶转变，而硬粒子则呈现玻璃-玻璃转变，且刚度影响静电稳定性与疏水性。
2024-02-09 cond-mat.soft
Link between morphology, structure and interactions of composite microgels
结合小角散射实验和模拟研究了聚（N-异丙基丙烯酰胺）-聚乙二醇（PNIPAM-PEG）复合微凝胶的内部结构和相互作用。在低温下，实验确定的形状因子和模拟的密度分布表明一个松散的内部颗粒结构与扩展的电晕，可以建模为一个星形的对象。在体积相变中增加温度，形状因子产生拐点，使用模拟，将其解释为由其中PEG链并入PNIPAM网络内部的构型引起。在这种构型中，观察到以两个致密的分离区域为特征的独特密度分布，这与PEG链位于PNIPAM核表面上的构型不一致。PEG链的构象对颗粒间相互作用也有深远的影响：虽然表面上的链减少了PNIPAM颗粒在高温下通常经历的疏溶剂吸引力，但PNIPAM网络内部的PEG链在甚至更低的温度下改变了吸引力相互作用的开始。我们的研究结果表明，通过调整复合微凝胶的形态，我们可以定性地改变它们的结构和它们之间的相互作用，开辟了探索这些对象的新的集体行为的方式。
2021-11-06 cond-mat.soft
Role of softness on transition temperatures for pNIPAM microgels
本研究通过改变 FRP 合成中的交联密度调控 pNIPAM 微凝胶柔软度，并利用 DLS 与 ELS 分析 VPTT 与 ETT 的差异，以揭示结构与热响应行为的关系。
2024-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamical behavior of microgels of Interpenetrated Polymer Networks
用动态光散射法研究了PNIPAM和PAAc互穿聚合物网络（IPN）在D $_2$ O中的微凝胶悬浮液的体积相变（VPT）随温度、pH和浓度的变化。由于聚合物/聚合物和聚合物/溶剂相互作用之间的不同平衡，H/D同位素取代下系统的动力学减慢，表明氢键起着至关重要的作用。相对于PNIPAM和水降低的溶胀行为已经由Flory-Reinner理论描述，对PNIPAM微凝胶进行了测试，并成功地扩展到更高阶的IPN微凝胶。此外，在中性pH值下的弛豫时间的浓度依赖性突出了两种不同的途径来接近玻璃化转变：分别低于和高于VPT的Arrhenius和超级Arrhenius（Vogel Fulcher Tammann），并推导出脆性图。脆性可以通过改变温度来调节：在VPT中，颗粒经历从软-强到硬-脆的转变。
2019-02-08 cond-mat.soft
Star-like thermoresponsive microgels: a new class of soft nanocolloids
本研究通过用EGDMA替代BIS合成PNIPAM微凝胶，制备出具有尖锐热响应相变的星形软纳米胶体，并借助实验与模拟证实其星形内部结构，桥接星形聚合物与微凝胶领域。
2025-05-23 cond-mat.soft
Swelling of responsive-microgels: experiments versus models
研究了PNIPAM和PAAc的互穿聚合物网络微凝胶，并将实验数据与Flory-Reynner理论的理论模型进行了比较。我们证实，PNIPAM微凝胶的溶胀行为是很好地描述了这个理论，通过考虑二阶近似的体积分数$ϕ$依赖的Flory参数$χ(ϕ)$。事实上，PNIPAM-PAAc IPN微凝胶在中性条件下和在D $_2$ O溶剂中的体积相变（VPT）仅考虑三级近似就可以很好地描述。有趣的是，我们根据经验发现，必须考虑的$χ(ϕ)$关系的阶数越高，过渡越尖锐。此外，VPT可以通过调节聚合物/溶剂的相互作用，通过pH和溶剂，允许直接修改能量和熵的贡献之间的微妙平衡，并探索在广泛的环境条件下的溶胀行为进行实验控制。特别地，我们发现溶胀的最有利条件是在酸性pH的水中。
2019-06-21 cond-mat.soft
Evidence of a low-temperature dynamical transition in concentrated microgels
在一些蛋白质中已经报道了低温动力学转变。我们提供了第一个观察到的非生物水环境中的“蛋白质样”的动态过渡。为此，我们利用流行的胶体系统的聚-N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）微凝胶，扩大其调查前所未有的高浓度。由于微凝胶的异质结构，在浓缩样品中避免了水结晶，使我们能够在低温下监测原子动力学。通过弹性非相干中子散射和分子动力学模拟，我们发现在温度$T_d\sim250$ ~K处发生动力学跃迁，与PNIPAM的质量分数无关。然而，在接近干燥的条件下，这种过渡会被涂掉。实验和模拟之间的定量协议提供的证据表明，过渡同时发生PNIPAM和水动力学。这些结果与水合蛋白质粉末的相似性表明，动态转变是复杂的大分子系统中的一个通用功能，独立于它们的生物功能。
2019-02-07 cond-mat.soft
Dynamic Light Scattering Study of Temperature and pH Sensitive Colloidal Microgels
通过动态光散射研究了分散在水中的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）和聚（丙烯酸）（PAAc）互穿聚合物网络（IPN）组成的微凝胶颗粒。的温度，浓度和pH值依赖性的弛豫时间的研究已经突出了存在的热可逆转变对应的膨胀收缩体积相变。PAAc的存在相对于PNIPAM的温度敏感性引入了额外的pH敏感性，并导致在酸性和中性pH下的转变过程中的有趣差异。
2022-06-11 cond-mat.soft
Superresolution Microscopy of the Volume Phase Transition of pNIPAM Microgels
分级聚合物结构如pNIPAM微凝胶已经被广泛研究，因为它们能够经历显著的结构和物理转化，这些转化可以通过外部刺激如温度、pH或溶剂组成来控制。然而，到目前为止，单个颗粒的直接三维可视化在原位受到阻碍的分辨率不足，光学显微镜，或对比度，电子显微镜。近年来出现了超分辨显微镜技术，原则上可以提供纳米级的光学分辨率。在这里，我们报告的染料标记的亚微米尺寸的pNIPAM微凝胶的原位超分辨显微镜，揭示了内部微观结构在膨胀和崩溃的个别颗粒。利用直接随机光学重建显微术（dSTORM），我们证明了横向光学分辨率为30nm，轴向分辨率为60nm。
2015-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Influence of Dopamine Methacrylamide on swelling behaviour and nanomechanical properties of PNIPAM microgels
本文结合 DLS 与 AFM 研究 DMA 对 PNIPAM 微凝胶相转变、溶胀结构及表面纳米力学性能的影响，揭示其交联硬化作用及高含量下抑制收缩的机制。
2023-09-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Interface-induced hysteretic volume phase transition of microgels: simulation and experiment
温度响应性微凝胶颗粒在溶剂温度升高时可表现出剧烈的体积收缩。最近，我们发现聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNiPAm）微凝胶在液体界面的表面张力的影响下的扩展阻碍了温度诱导的体积相变。此外，我们观察到的温度循环后的滞后行为，即在微凝胶的大小和形状取决于是否微凝胶最初吸附到膨胀或塌陷状态的界面不同的演变。在这里，我们模拟的体积相变的微凝胶在空气/水界面的单体分辨布朗动力学模拟和比较所观察到的行为与实验。我们重现实验观察到的滞后在温度变化后的微凝胶尺寸。我们的模拟没有观察到任何滞后分散在散装液体中的微凝胶，这表明它的结果从不同的界面形态的微凝胶吸附在液体界面。最初塌陷的微凝胶被带到界面，并经历随后的溶胀和塌陷（分别为：冷却和加热）将以比其在原始塌缩状态下更大的尺寸结束。然而，进一步的温度循环仅显示出大大降低的滞后，与我们的实验观察一致。我们将滞后行为归因于动力学捕获的初始塌陷配置，其在膨胀状态下膨胀时松弛。我们发现线性PNiPAm链吸附到一个接口类似的行为。我们结合实验-模拟研究提供了新的见解的体积相变的PNiPAm材料吸附到液体界面。
2021-02-02 cond-mat.soft
Volume fraction determination of microgel composed of interpenetrating polymer networks of PNIPAM and polyacrylic acid
研究了聚（N-异丙基丙烯酰胺）和聚丙烯酸（PAAc）交联网络组成的互穿聚合物网络微凝胶在四种不同聚丙烯酸用量下的流变性能。PAAc含量和交联度都会改变颗粒的尺寸、质量和柔软度，从而强烈影响体积分数和体系粘度。在此，通过用Einstein-Batchelor方程拟合零剪切粘度从低浓度下的流动曲线导出体积分数，该方程提供参数k以将重量浓度转换为体积分数。我们发现，具有较高PAAc含量和交联剂的颗粒的特征在于较大的k值，因此，当与较软的颗粒相比时，较大的体积分数。从流变学测量得到的包装分数进行了比较，从静态光散射两个PAAc内容揭示了良好的协议。此外，作为包装分数的函数的粘度的行为，在室温下，已突出了Arrhenius的依赖性与低PAAc含量和Vogel-Fulcher-Tammann依赖性的最高调查PAAc浓度合成的微凝胶。与硬球行为的比较表明，随着颗粒柔软度的降低，粘度的增加最急剧。最后，在一个固定的PAAc和在两个不同的温度下，低于和高于体积相变的粘度的体积分数的依赖性，示出了定量的协议与通过动态光散射测量的结构弛豫时间，表明IPN微凝胶的柔软性，可以调整与PAAc和温度，并根据颗粒的柔软性，遵循两种不同的路线。
2022-02-24 cond-mat.soft
Interplay of network architecture and ionic environment in dictating pNIPAM microgel thermoresponsiveness
Indian Institute of Technology, Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）
研究探讨了微凝胶架构与离子强度对pNIPAM微凝胶热响应性的影响，通过分析不同交联度的微凝胶结构，揭示了交联分布和热力学状态对凝胶行为的调控机制。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Glass and Jamming Rheology in Soft Particles Made of PNIPAM and Polyacrylic Acid
软胶体的相行为已经引起了极大的关注，由于大量的各种新的现象出现，从他们的能力，包装在非常高的体积分数。在这里，我们报告的互穿聚合物网络微凝胶组成的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）和聚丙烯酸（PAAc）在固定的PAAc含量作为重量浓度的函数的流变学测量。我们发现了三种不同的流变学制度的特点，三种不同的状态：牛顿剪切稀化流体，有吸引力的玻璃，其特征在于屈服应力，和堵塞状态。我们讨论了驱动这些状态形成的可能的分子机制。
2022-02-24 cond-mat.soft
The role of polymer structure on water confinement in poly(N-isopropylacrylamide) dispersions
聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）是一种合成聚合物，因其温敏特性而被广泛研究。然而，最近的工作也报道了在浓缩的PNIPAM悬浮液中在225 K附近的低温（蛋白质样）动力学转变的证据，与聚合物结构无关，即，对于线性链和微凝胶都是如此。在这项工作中，我们调查水-聚合物的相互作用，通过广泛的差示扫描量热法（DSC）测量两个系统，以了解不同的拓扑结构对溶液行为的影响，特别是关于结晶和熔融过程。此外，我们比较了质子化和氘代微凝胶，在水和氘代水。DSC的结果是补充动态光散射实验，这证实了选择性同位素取代不同地影响溶液的行为。我们的研究结果突出了聚合物结构对溶液行为所起的重要作用：事实上，微凝胶是更有效的限制剂，能够在更宽的浓度范围内避免水结晶，相对于线性链。总之，目前的数据将是有价值的解释未来的低温调查PNIPAM分散体，特别是中子散射实验。
2022-03-01 cond-mat.soft
Controlling phase separation in microgel-polymeric micelle mixtures using variable quench rates
我们研究了聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM）微凝胶胶体和三嵌段共聚物（PEO-PPO-PEO）表面活性剂的混合物的温度依赖性相行为，它经历胶束化。这些系统中的甘精胰岛素是由温度升高引起的。在这里，我们改变的加热速率，并观察到的聚集机制的变化，从一个耗尽的微凝胶的胶束在低温下，在高温下的两个物种的协会。我们用它在一个微凝胶浓度下访问多个结构。发现胶束浓度高于7wt%的样品在低于33度的温度下，在微凝胶颗粒部分溶胀的条件下，分层成富含和贫含微凝胶颗粒的相。在快速加热下，完全分层被绕过，而是形成凝胶网络。因此，样品的温度历史允许在不同的最终结构之间进行动力学选择，所述最终结构可以是亚稳态的。
2021-04-08 cond-mat.soft
SAXS Investigation of Core-Shell Microgels with High Scattering Contrast Cores: Access to Structure Factor and Volume Fraction
为了探索软胶体的致密堆积，散射实验是获得结构因子的理想方法。然而，对于软微凝胶，由于聚合物网络的低对比度和改变形状因子贡献的潜在微凝胶互穿和变形，结构因子的测定是困难的。在这里，我们采用小角X射线散射（SAXS）研究软，温敏微凝胶与聚-N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）壳和金纳米粒子的核心。的金芯的散射占主导地位的散射图案，并允许在广泛的浓度范围内的微凝胶体积分数的精确测定。在高体积分数，我们发现不同的模式与尖锐的布拉格峰，允许提取的结构因子和相结合的紫外-可见光谱的表征。我们的核壳微凝胶独特的散射对比度与SAXS相结合，开辟了研究软微凝胶致密填充的新方法，包括原位研究相变。
2022-06-03 cond-mat.soft
In situ vs ex situ: Comparing the structure of PNIPAM microgels at the air/water and air/solid interfaces
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
研究通过XRR和OSR比较PNIPAM微凝胶在空气/水和空气/固体界面的结构，揭示原位与非原位测量下的横向有序变化及LB转移对结构的影响。
2025-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Overcharging and reentrant condensation of thermoresponsive ionic microgels
研究了温敏性阴离子聚N-异丙基丙烯酰胺（PNiPAM）微凝胶与阳离子$ε$ -聚赖氨酸（$ε$ -PLL）链的络合作用。结合电泳、光散射、透射电子显微镜（TEM）和介电谱（DS）研究了$ε$ -PLL在微凝胶网络上的吸附及其对悬浮液稳定性的影响。我们发现，体积相变（VPT）的微凝胶触发一个大的聚离子吸附。两个有趣的现象与独特的功能发生：一个温度依赖性的微凝胶过充电和复杂的重入冷凝。后者可能发生在固定的聚离子浓度，当温度升高到微凝胶的VPT以上，或通过在固定的温度下增加聚阳离子的数量密度。TEM和DS测量明确地表明，短PLL链吸附到微凝胶上，并作为VPT上方的静电胶。通过进行热循环，我们进一步表明，聚离子诱导的集群是一个准可逆的过程：在我们的实验时间内，大集群形成以上的VPT和部分重新溶解的混合物冷却下来。最后，我们给出了一个证明，所观察到的现象是纯粹的静电性质：离子强度的增加引起的聚离子解吸从微凝胶外壳。
2019-02-07 cond-mat.soft
Numerical insights on the volume phase transition of thermoresponsive hollow microgels
本研究通过分子动力学模拟揭示空心微凝胶在体积相变中的溶胀行为，发现回转半径不连续性依赖于壳层刚度与热响应平衡，为控制空腔开关提供理论依据。
2025-04-24 cond-mat.soft
Impact of polyelectrolyte adsorption on the rheology of concentrated Poly(N-Isopropylacrylamide) microgel suspensions
研究了三种水溶性聚电解质对浓缩PNIPAm微凝胶悬浮液流变性的影响，发现PE的电荷符号、浓度和疏水性在温度高于体积相变温度时显著改变凝胶网络强度，揭示了静电作用在热敏微凝胶中的关键调控作用。
2023-05-20 cond-mat.soft
Temperature-sensitive Soft Microgels at Interfaces: Air-Water versus Oil-Water
智能乳液或泡沫的形成，其稳定性可以通过切换外部参数按需控制，是基础研究和应用的极大兴趣。一组新兴的智能稳定剂是微凝胶，它是纳米和微米尺寸的三维聚合物网络，可被良溶剂溶胀。在过去的几十年里，各种外部刺激对微凝胶在空气和油-水界面上的二维相行为的影响已经被研究。然而，几乎没有考虑到最高阶段本身的影响。在这里，我们提出的数据，直接解决的顶相的微凝胶性能在接口上的影响。pNIPAM微凝胶的尺寸在从两个界面沉积后测量，即，空气-和癸烷-水。虽然微凝胶的总面内尺寸随着界面张力的增加而增加，但位于水相中的微凝胶的部分或分数不受影响。我们将微凝胶占据的面积与界面的表面张力相关联，这允许估计弹性模量。在纳米压痕测量相比，我们观察到一个较大的弹性模量的微凝胶。通过结合压缩，沉积和可视化，我们表明，微凝胶单层的二维相行为没有改变，虽然微凝胶具有较大的总面内尺寸在较高的界面张力。本预印本和电子补充信息的同行评审和扩展版本可在S.~ Bochenek，A.~ Scotti，W.~ Richtering，\textit{Soft Matter}，2020，DOI：10.1039/d0sm01774 d.
2020-12-08 cond-mat.soft
Linear and Nonlinear Viscoelasticity of Concentrated Thermoresponsive Microgel Suspensions
这是一个综合的实验和理论研究的动力学和流变性的自交联，轻微充电，温度响应性软聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM）微凝胶在很宽的浓度和温度范围内跨越急剧变化的粒度和分子间相互作用在较低的临界溶解温度（LCST）。粘弹性的显着，非单调的变化与温度，与独特的浓度依赖性在稠密的流体，玻璃，和软堵塞的状态。出于我们的实验观察，我们制定了一个极简模型的尺寸依赖性的一个单一的微凝胶颗粒和粒子间的相互作用的变化，从纯粹的排斥吸引加热时。使用微观平衡和随时间变化的统计力学理论，理论预测与实验测量的剪切模量进行定量比较。良好的协议被发现的非单调的温度行为，起源作为减少微凝胶包装分数和增加interparticle吸引力之间的竞争的结果。可测试的预测，如屈服应力和应变的非线性流变性能。据我们所知，这是第一次尝试以统一的方式定量了解跨越广泛的温度和浓度范围的致密的温度响应性微凝胶悬浮液的粘弹性。
2021-03-03 cond-mat.soft
Investigating the roles of hydrophobicity and electrostatics in the particle-scale dynamics and rheology of dense microgel suspensions
Raman Research Institute（拉曼研究所）
本文通过实验证明，在VPTT以下加入解离或非解离添加剂可使PNIPAM微凝胶颗粒疏水性显著增强，且在VPTT以上通过静电与疏水协同作用调控悬浮液刚性，为合成新型超材料提供新途径。
2025-11-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Fluid-solid transitions in photonic crystals of soft, thermoresponsive microgels
本研究提出核壳微凝胶模型，通过温度变化诱导流体-固体转变，利用光谱和散射技术表征，实现光子晶体及渗透去溶胀分析。
2023-04-26 cond-mat.soft
Molecular Description of the Coil-to-Globule Transition of Poly(N-isopropylacrylamide) in Water/Ethanol Mixture at Low Alcohol Concentration
聚（N-异丙基丙烯酰胺），PNIPAM，是一种广泛研究的聚合物，它是具有响应特性的纳米结构软材料的关键组成部分。在升高温度时，PNIPAM聚合物链在~ 305 K下经历可逆的螺旋到球转变，这通过交联结构（例如微凝胶）中的体积相变来反映，这对于许多实际应用是有价值的。添加共溶剂是根据特定目的调节转变温度的简单方法。在这项研究中，我们使用原子分子动力学模拟探索的溶液行为的PNIPAM链在水和乙醇的混合物，作为共溶剂，在低醇浓度。我们的模拟再现了发生的线圈到球的聚合物链在289 K，温度低于在水中测得的，与实验结果完全一致。通过监测PNIPAM-水-乙醇三元体系的结构和动力学性质的温度演化，我们检测到乙醇分子在聚合物界面处的定位，主要是由于异丙基和乙基之间的相互作用。我们观察到，发生的过渡没有释放吸附的乙醇分子，但从周围的PNIPAM疏水部分，有利于乙醇分子的聚集接近聚合物的水分子的损失。我们的研究结果支持了这样的想法，即在混合物的体积和水和乙醇分子之间的竞争在与聚合物的相互作用中的水的化学势降低发挥了驱动作用的过渡。
2019-10-21 cond-mat.soft
Multiple dynamic regimes in concentrated microgel systems
我们调查的动力学不均匀性在集体放松的浓缩微凝胶系统，其中的包装分数可以方便地通过改变温度而变化。填充分数依赖的机械性能的特征在于由流体-固体过渡，其中系统性能从粘性切换到弹性低频行为。从下面接近这种转变，我们发现动态中的空间相关性的范围增加。除了这个过渡，空间相关范围达到最大值，在整个可观察到的系统的大小约为5毫米。增加包装分数甚至进一步导致第二次过渡，其特征是发展的大区域的较低和较高的动态活动，以及彼此分离;相关范围在这一点上减少。空间相关长度对体积分数的这种显著的非单调依赖性使人想起最近在颗粒系统中的堵塞/刚性转变处观察到的行为（Lechenault等人，2008）。我们确定这第二个过渡到“压缩”状态的过渡，系统的组成部分开始施加直接的接触力在对方身上，这样的动态变得越来越确定不平衡的应力。这种转变的证据也被发现在频率依赖性的存储和损耗模量，这变得越来越多地耦合作为直接摩擦之间的颗粒开始有助于系统内的耗散损耗。据我们所知，我们的数据提供了第一个观察到的动力学异质性的质的变化，从纯粹的热驱动的动态切换到应力驱动。
2011-05-30 cond-mat.soft
Hot Brownian Motion of thermoresponsive microgels in optical tweezers shows discontinuous volume phase transition and bistability
本研究通过光学镊子捕获单个装饰pNIPAM微凝胶，发现其热布朗运动在临界温度以上呈现不连续体积相变和双稳态，并可用于温度校准，为软颗粒热布朗运动的应用奠定基础。
2023-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Suspensions of small ultra-soft colloids remain liquids in overcrowded conditions
本研究通过散射与流变学实验发现，超软胶体悬浮液因高可压缩性，在过度拥挤条件下仍无动态停滞且粘度不发散，保持液态。
2025-08-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Controlling the volume fraction of glass-forming colloidal suspensions using thermosensitive host `mesogels'
控制胶态悬浮液玻璃化转变的关键参数是$φ$，即颗粒所占样品体积的分数。不幸的是，通过改变外部参数来改变$φ$是不可能的，如在分子玻璃形成剂中，\textit{e.g.}温度$T$，除非使用热敏胶体颗粒，如流行的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNiPAM）微凝胶。然而，这些有几个缺点，包括高的变形性，渗透性去溶胀和相互渗透，这使得它们作为模型系统来研究胶体玻璃化转变变得复杂。在这里，我们提出了一个新的系统，其中PNiPAM水凝胶球的~ $100-200 μm$大小悬浮的非变形球形二氧化硅纳米粒子的胶体悬浮液组成。由于介凝胶体积中的$T$诱导的变化，这些非胶体“介凝胶”允许控制二氧化硅纳米颗粒有效可用的样品体积，并因此控制其$φ$。使用光学显微镜，我们首先表明，介凝胶保持其能力，改变尺寸与$T$时，悬浮在Ludox悬浮液中，类似于在水中。然后，我们表明，它们的大小是独立的样品的热历史，这样一个定义明确的，可逆的$T$和$φ$之间的关系可以建立。最后，我们使用空间分辨的动态光散射来证明，在不同的$T$，我们的系统表现出广泛的动态行为在整个玻璃化转变和超越，与一系列不同的二氧化硅纳米粒子悬浮液所表现出的各种$φ$。
2022-03-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
