知识讲堂COMPASS35WeChat:kexuemag在1991年的诺贝尔奖授奖典礼上，荣获物理学奖的法国科学家热纳（P.-G.deGennes）以“软物质（softmatter）”为题发表演讲，重新命名了诸如聚合物、液晶和胶体等物质体系，并指出软物质两点最重要的特征是“复杂性”和“可塑性”。此后30年里，对软物质的研究迅速发展成为一个集物理、化学和生物三大学科交叉融合的崭新方向。其研究范围广泛，应用空间广阔，涵盖了从宏观到分子量级的所有尺度，并需要运用几乎全部的现代探测手段。今天，软物质材料已在食品（如甜品添加剂）、工业用品（如油漆、反光涂层）、生命医药（如隐形眼镜、胶囊壳层）和化妆品领域构建起一个庞大的产业王国，成为人们生活中不可或缺的部分。本文聚焦一种具有特殊微观结构的软物质材料——双连续型乳液凝胶（bicontinuousinterfaciallyjammedemulsiongel,Bijel），它由两种低分子量液体和用以稳定液—液界面的胶体颗粒组成，两种液体均呈现连续态。这种材料可以同时表现出乳液和凝胶的双重性能，在液体电池和药物传输等领域有巨大的应用潜力。水与油的“相生相克”软物质材料也被称为复杂流体材料，通常由气体、液体、高分子化合物等流体组分通过不同的相互作用组合在一起，在微米量级形成一种热力学亚稳态结构。所谓亚稳态，是指按照物理学相平衡条件，本应发生相变却未发生的状态，介于平衡态和非平衡态之间。以日常生活中的水和油组成的混合物为例。如果往水中加入少量油脂，搅拌后可以形成乳浊液，油滴分散在水中，是为“分散相”，水则为“连续相”。但是，这样的油滴非常不稳定，只需静置稍许，它们便会互相结合，形成油层浮于水面。这种分散相从连续相中分离出来的过程就是“相分离”过程。相分离的终点是热力学平衡态，也就是油和水分离时“井水不犯河水”的状态。而发生相分离的根本原因，是这些小油滴的总表面积很大，需要大量的界面能才能使它们稳定。界面能是和界面状态相关的能量。当增加界面面积时，分子从液体内部来到界面附近，需克服液体内部分子对它的引力做功，对应于界面能升高的过程。界面能的大小与液—液界面的表面积和界面张力呈正相关。水油混合时所形成的小油滴的总表面积很大，稳定它们需要大量的界面能。液滴之间相互结合能够缩小表面积，也就降低了界面能。当所有液滴都合并在一起时，水油两相就“泾渭分明”了，此时界面能最小，体系状态稳定。因此，油滴若能直接稳定在水中而不发生相分离，此时体系就处在一...
