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纤维素纳米晶界面自组装用于全液态3D打印

  Tom Russell教授小组在《Angewandte Chemie International Edition》发表新作, 文章描述了纤维素纳米晶界面自组装用于全液态3D打印的研究工作。

  
       结构化液体(structured liquid),可实现一种液体在相邻异相液体中任意地塑形,两种不相容的结构化液体能保持固有物性,同时具备稳定的空间位置和形貌。该篇论文中,作者设计了一种水油体系,水相中分散着表面富含硫酸酯基的棒状纤维素纳米晶,油相中溶解氨基封端聚苯乙烯,通过调节水相pH值,增强硫酸酯基和氨基在水油界面的静电吸引力,纤维素纳米晶和氨基聚苯乙烯向界面富集,在液液界面处自组装形成给-受体作用对,即纤维素纳米晶表面活性剂(CNC-surfactants)。纤维素纳米晶表面活性剂可以稳定存在于水油界面,界面覆盖率达到一定程度还可形成一层坚韧的纳米薄膜。当水油界面面积减小时,纤维素纳米晶互相挤压,有脱离界面的趋势,但强大的静电吸引力能将其牢牢束缚在界面处从而稳定水油界面形状,使得水相整体上在油相中能保持一定的不稳定态空间形貌。Plateau-Rayleigh (PR)不稳定流体为液柱在界面张力作用下自动收缩断裂破碎并形成球形小液滴的现象,利用纤维素纳米晶在水油界面快速组装原位生成纳米表面活性剂的特性,可使水油界面张力大大降低,有效抑制柱状水流在油相中的破碎断裂现象,得到连续稳定的喷射水柱,从而为实现全液态3D打印奠定了基础。