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2.1.5 介晶理论

介晶是一类由纳米晶以结晶学有序的方式自组装而成的纳米粒子超结构,通常可以显示类单晶的电子衍射行为。不同于以离子、原子和分子为构筑单元的经典结晶过程,它是以纳米颗粒为基本构筑单元的非经典结晶产物。这种新的结晶方式独立于离子积和分子溶解度等反应条件,结晶过程中通常不会引起溶液pH值和渗透压的变化,为人们提供了一种合成特殊结构晶体的新策略。介晶形成过程对经典结晶的挑战及其颗粒聚集体的独特结构特色具有的潜在应用促使人们对其进行了广泛的研究[3]

一般把具有液态和固态两方面物理特性的相称为介晶相或者液晶相、中间相。介晶相是指物质显示出液体的一些性质和晶体的另一些性质的状态,一般称为介晶态或介晶性。介晶性有热致变的和易溶的两种。物质有两个熔点的性质叫做热致变的介晶性。在加热情况下,温度上升到下熔点时,物质熔化成一种混浊的液体,即形成液晶相;继而上升到上熔点时,物质熔化成一种透明的液体。冷却时,这些转变是可逆的,物质在水溶液中一定的浓度下,转变成液晶态的性质称为易溶的介晶性。乳化剂的这种易溶的中间相与乳化剂结构、乳化剂/水的比例和温度有直接关系。

张守文等[4]将乳化剂的乳化作用同介晶理论联系起来。乳化剂双分子层的外层是亲水基团,直接与水结合。双分子层相互堆集,形成一种双分子层状结构。乳化剂呈液态时,碳氢链处在一种能自由运动的状态,使分子的行为类似液体。乳化剂在水中形成各种介晶相结构与脂肪酸的饱和程度有直接关系。

乳化剂的介晶相结构主要有双分子层状介晶(在一维上长距有序)、六角柱形状介晶(在二维上长距有序)、立方体形状介晶(在三维上长距有序)。实际上立方介晶不是真正的介晶,因为立方相在三维上都能完全重复。乳化剂在水中的介晶相,于不同温度下可以相互转化,这是在实际应用过程中制备不同状态乳化剂的主要原理。层状结构是在一维空间里周期性地重复,它是由双分子类脂化合物层和水层交替组成的。形成介晶结构的乳化剂的黏度至少比水的黏度增大100 倍,凝聚时间增加2000 倍,这非常有利于乳状液的稳定,能使乳化剂更均匀地、稳定地分散在体系中,得到最佳的乳化作用效果。