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  在功能顆粒材料領(lǐng)域，Janus顆粒因其獨(dú)特的“兩面性”結(jié)構(gòu)而成為復(fù)雜結(jié)構(gòu)顆粒研究的熱點(diǎn)。然而，規(guī)模化制備結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)可調(diào)的Janus顆粒一直是挑戰(zhàn)，也是制約這一新結(jié)構(gòu)材料實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的瓶頸。因此，發(fā)展一種簡(jiǎn)便、可控、且突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)約束的合成策略，是推動(dòng)Janus顆粒研究發(fā)展的關(guān)鍵。

  近期，清華大學(xué)化工系梁福鑫副教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了一種一鍋法種子乳液聚合策略，首次引入單體增塑與流場(chǎng)剪切雙重作用，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)Janus顆粒種子端形貌的精準(zhǔn)調(diào)控。從雪人型到蘑菇型，實(shí)現(xiàn)了形貌的可控演化，也擴(kuò)展了Janus顆粒的結(jié)構(gòu)多樣性與應(yīng)用潛力。該工作以“One-Pot Seeded Emulsion Polymerization for Janus Particles with Various Morphologies Regulated by Monomer Plasticization and Flow Field”為題發(fā)表在Macromolecules上。清華大學(xué)化學(xué)工程系梁福鑫副教授為本文唯一通訊作者，博士生王詩(shī)為第一作者，博士生龍瑩春和劉海鵬也參與了本工作。此研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（U22A20252和52173076）的資助支持。

  本研究通過快速溶脹單體使種子顆粒發(fā)生塑化變軟，在剪切流場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)顆粒變形，并在同一體系中同步完成相分離與新相生長(zhǎng)。這一過程中，顆粒形貌不僅受限于兩相材料的界面張力與相容性，還與種子顆粒的形變能力有關(guān)，從源頭上打破了傳統(tǒng)乳液聚合法種子顆粒對(duì)稱結(jié)構(gòu)的形貌鎖定。更進(jìn)一步地，本文還研究了形貌調(diào)控與應(yīng)用性能之間的聯(lián)系，借助于Janus粒子端部形貌差異，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其“Janusbalance”（類似于分子表面活性劑的HLB值）的調(diào)節(jié)，從而調(diào)控其在Pickering乳液界面的定向吸附行為與乳化能力。這不僅為構(gòu)建高穩(wěn)定性乳液體系提供了新思路，也為多相催化、智能界面、自驅(qū)動(dòng)微馬達(dá)等前沿應(yīng)用場(chǎng)景奠定了材料基礎(chǔ)。這項(xiàng)工作不僅展示了材料形貌調(diào)控的機(jī)制創(chuàng)新，更是對(duì)Janus顆粒形貌調(diào)控方法學(xué)的一次重要?jiǎng)?chuàng)新，為后續(xù)在多功能界面活性材料開發(fā)中的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)提供了新的工藝路徑與理論支撐。

圖1. Janus顆粒的合成示意圖及形貌表征

圖2. Janus顆粒的形態(tài)演變過程表征（a-h）及示意圖（i）；溶脹前后種子顆粒模量（j）

圖3. 攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)顆粒形貌的影響

圖4. 單體比例對(duì)顆粒形貌的影響及形變力學(xué)調(diào)控模擬

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c00356