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摘要
乳液、泡沫及泡沫乳液等多相软物质在食品、日化洗涤及石油开采等行业广泛应用。作为典型的热力学不稳定体系,这些软物质的稳定性及其调控是影响其实际应用的关键因素。近年来,在多重环境因素刺激下能实现在稳定和非稳定状态之间转变的智能响应性软材料（如泡沫）引起了极大关注,如何构建该类智能软材料并调控其稳定性也因此成为该领域的研究热点。相对于工业合成的表面活性剂和聚合物,使用天然的两亲材料构建智能软材料符合当今社会对环境友好、可持续发展的要求,尤其适用于注重绿色安全的食品、药品及化妆品领域。基于此,本研究首次发现天然表面活性物质三萜皂苷如甘草酸苷（Glycyrrhizic acid,GA）可作为分子结构单元用于构建具有多重环境刺激响应能力的乳液、泡沫及泡沫乳液等软物质,工艺简单,易于规模化生产。皂苷分子在水中通过超分子自组装可形成直径约2.5 nm的长纤维,该纳米纤维（GA Nanofibrils）在体相水溶液中经纤维间氢键作用形成水凝胶,而在流体界面（气-水及油-水）上则吸附组装成多层的纤维网络以稳定两相界面。利用皂苷独特的两亲性及凝胶能力,通过采用一步高温均质结合瞬时冷却工艺等即可成功制备出智能响应的凝胶状乳液及泡沫材料。在高温均质过程中,GA纤维吸附到油滴及气泡表面形成具有高电荷的多层界面纤维膜,赋予乳滴及气泡以长期的稳定性;随后的快速冷却则诱使体相中未吸附的GA纤维通过氢键组装成水凝胶网络,快速诱捕与固定乳滴、气泡单元,形成凝胶状的乳液、泡沫及更复杂的泡沫乳液。由于体相中GA纤维水凝胶具有可逆的凝胶-溶胶热响应转变,因此制备出的这些软物质均具有对外界温度变化的热响应能力,在调控材料状态（固态-半固态-流体）的同时,实现（加热）泡沫、泡沫乳液中气泡结构的瞬时失稳破裂。进一步复合具有良好紫外线且具有强光热转换效应的碳基颗粒,可制备出具有光、热双重响应特性的泡沫等软物质,以无创式物理环境刺激实现其稳定与失稳的智能控制。
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单位华南理工大学; 食品科学与工程学院
