智能水基泡沫研究进展

doi:10.3866/PKU.WHXB201608262

物理化学学报 >> 2016, Vol. 32 >> Issue (11): 2652-2662.doi: 10.3866/PKU.WHXB201608262

智能水基泡沫研究进展

梁梅清^1,²,殷鸿尧³,冯玉军^1,^3,*()

¹ 中国科学院成都有机化学研究所,成都610041
² 中国科学院大学,北京100049
³ 四川大学高分子研究所,高分子材料工程国家重点实验室,成都610065

收稿日期:2016-07-05 发布日期:2016-11-08
通讯作者: 冯玉军 E-mail:yjfeng@scu.edu.cn
作者简介:梁梅清, 1989年生。2014年本科毕业于西南民族大学,同年考取中国科学院成都有机化学研究所高分子化学与物理专业硕士研究生。主要研究方向为智能泡沫|殷鸿尧, 1986年生。2016年获得中国科学院大学理学博士学位,现为四川大学博士后。主要研究方向为先进油气开采材料、智能高分子材料|冯玉军, 1971年生,研究员、博士生导师。1999年获得西南石油大学应用化学工学博士学位, 2000-2004年先后在法国科研中心和法国石油研究院从事博士后研究及在法国波城大学担任助理研究员。2004年加入中国科学院成都有机化学研究所, 2012年转入四川大学工作。主要从事智能软物质材料的研究
基金资助:
国家自然科学基金(21173207)

Smart Aqueous Foams: State of the Art

Mei-Qing LIANG^1,²,Hong-Yao YIN³,Yu-Jun FENG^1,^3,*()

¹ Chengdu Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, P. R. China
² University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049
³ State Key Laboratory of Polymer Materials Engineering, Polymer Research Institute, Sichuan University, Chengdu 610065, P. R. China

Received:2016-07-05 Published:2016-11-08
Contact: Yu-Jun FENG E-mail:yjfeng@scu.edu.cn
Supported by:
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China(21173207)

摘要/Abstract

摘要：

作为典型的软物质，水基泡沫因具有较小的粒径、较大的比表面积和良好的流动性而广泛应用于洗涤剂、化妆品、食品工程、油气开采等领域。在实际应用中，泡沫的稳定性起着制约性作用。近年来，在环境因素刺激下，能在稳定和非稳定状态之间转变的可控智能泡沫引起了极大关注。针对近年来智能水基泡沫的研究进展，本文综述了基于温度、磁场、光、pH和CO₂响应等智能水基泡沫体系，讨论了不同类型的智能水基泡沫的形成机理及相应性能，展望了智能水基泡沫的应用前景和发展方向。

关键词: 智能泡沫, 起泡性能, 稳定性, 刺激响应性

Abstract:

Aqueous foams are a typical type of soft matter that are widely used in detergents, cosmetics, food engineering, and oil and gas production because of their relatively small particle size, large superficial area and good fluidity. The stability of a foam plays a crucial role in determining its performance in practical applications. Smart foams, with controllable stability, have been developed recently and their stability can be regulated by external stimuli. This review article mainly focuses on the recent progress in intelligent aqueous foams. To date, smart aqueous foams with temperature, light, magnetic field, pH and CO₂-responsive behaviors have been obtained by introducing sensitive groups into foaming agent molecules or adding stimuli-responsive particles to foaming systems. The formation mechanism and properties of different types of smart aqueous foams are summarized and discussed. The potential applications and future prospects of smart foams are also considered.

Key words: Smart foam, Foamability, Stability, Stimuli-responsive

MSC2000:

O648

梁梅清,殷鸿尧,冯玉军. 智能水基泡沫研究进展[J]. 物理化学学报, 2016, 32(11): 2652-2662.

Mei-Qing LIANG,Hong-Yao YIN,Yu-Jun FENG. Smart Aqueous Foams: State of the Art[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2016, 32(11): 2652-2662.

参考文献

1	Jiang Q. Z. ; Song Z. Z. ; Zhao M. F. ; Ke M. Surfactant Science and Application Beijing: China Petrochemical Press, 2006, 285- 316.
1	蒋庆哲; 宋昭峥; 赵密福; 柯明. 表面活性剂科学与应用, 北京: 中国石化出版社, 2006, 285- 316.
2	Yan Y. L. Stabilization and Applications of Foams and Emulsions Beijing: Chemical Industry Press, 2013, 2- 5.
2	燕永利. 泡沫、乳状液的稳定化及其应用, 北京: 化学工业出版社, 2013, 2- 5.
3	Brun N. ; Ungureanu S. ; Deleuze H. ; Backov R. Chem. Soc. Rev 2011, 40, 771.
4	Schramm L. L. Foams: Fundamental and Applications in the Petroleum Industry Washington DC: American Chemical Society, 1992, 1- 49.
5	Cantat I. ; Cohen-Addad S. ; Elias F. ; Graner F. ; H?hler R. ; Pitois O. Foams: Structure and Dynamics Oxford: Oxford University Press, 2013.
6	Pugh R. J. Adv. Colloid Interface Sci 1996, 64, 67.
7	Kristen-Hochrein N. ; Schelero N. ; von Klitzing R. Colloid Surf. A: Physicochem. Eng. Asp 2011, 382, 165.
8	Arriaga L. R. ; Drenckhan W. ; Salonen A. ; Rodrigues J. A. ; íňiguez-Palomares R. ; Rio E. ; Langevin D. Soft Matter 2012, 8, 11085.
9	Alargova R. G. ; Warhadpande D. S. ; Paunov V. N. ; Velev O. D. Langmuir 2004, 20, 10371.
10	Fukuoka K. ; Tomikawa A. ; Nakamura Y. ; Fujii S. Chem. Lett. 2016, 45, 667.
11	Martin A. ; Grolle K. ; Bos M. ; Stuart M. ; Vanvliet T. J. Colloid Interface Sci 2002, 254, 175.
12	Cox A. R. ; Aldred D. L. ; Russell A. B. Food Hydrocolloids 2009, 23, 366.
13	Fujii S. ; Ryan A. ; Armes S. P. J. Am. Chem. Soc 2006, 128, 7882.
14	Gonzenbach U. T. ; Studart A. R. ; Tervoort E. ; Gauckler L. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 3526.
15	Stocco A. ; Rio E. ; Binks B. P. ; Langevin D. Soft Matter 2011, 7, 1260.
16	Zhu Y. ; Jiang J. ; Cui Z. ; Binks B. P. Soft Matter 2014, 10, 9739.
17	Nguyen P. ; Fadaei H. ; Sinton D. Energy & Fuels 2014, 28, 6221.
18	Sun Q. ; Li Z. M. ; Wang J. Q. ; Li S. Y. ; Li B. F. ; Jiang L. ; Wang H. Y. ; Lü Q. C. ; Zhang C. ; Liu W. Colloid Surf. A: Physicochem. Eng. Asp 2015, 471, 54.
19	Carl A. ; von Klitzing R. Angew. Chem. Int. Ed 2011, 50, 11290.
20	Fameau A. L. ; Carl A. ; Saint-Jalmes A. ; von Klitzing R. ChemPhysChem 2015, 16, 66.
21	Fameau A. L. ; Lam S. ; Arnould A. ; Gaillard C. ; Velev O. D. ; Saint-Jalmes A. Langmuir 2015, 31, 13501.
22	Brown P. ; Butts C. P. ; Eastoe J. Soft Matter 2013, 9, 2365.
23	Fameau A. L. ; Saint-Jalmes A. ; Cousin F. ; Houinsou H. B. ; Novales B. ; Navailles L. ; Emile J. ; Nallet F. ; Gaillard C. ; Boue F. ; Douliez J. P. Angew. Chem. Int. Ed 2011, 50, 8264.
24	Douliez J. P. ; Navailles L. ; Nallet F. ; Gaillard C. ChemPhysChem 2008, 9, 74.
25	Nakayama S. ; Yusa S. ; Nakamura Y. ; Fujii S. Soft Matter 2015, 11, 9099.
26	Salonen A. ; Langevin D. ; Perrin P. Soft Matter 2010, 6, 5308.
27	Chevallier E. ; Monteux C. ; Lequeux F. ; Tribet C. Langmuir 2012, 28, 2308.
28	Rodrigues J. A. ; Rio E. ; Bobroff J. ; Langevin D. ; Drenckhan W. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 2011, 384, 408.
29	Blanco E. ; Lam S. ; Smoukov S. K. ; Velikov K. P. ; Khan S. A. ; Velev O. D. Langmuir 2013, 29, 10019.
30	Lam S. ; Blanco E. ; Smoukov S. K. ; Velikov K. P. ; Velev O. D. J. Am. Chem. Soc 2011, 133, 13856.
31	Binks B. P. ; Murakami R. ; Armes S. P. ; Fujii S. ; Schmid A. Langmuir 2007, 23, 8691.
32	Kettlewell S. L. ; Schmid A. ; Fujii S. ; Dupin D. ; Armes S. P. Langmuir 2007, 23, 11381.
33	Dupin D. ; Howse J. R. ; Armes S. P. ; Randall D. P. J. Mater. Chem 2008, 18, 545.
34	Fujii S. ; Mochizuki M. ; Aono K. ; Hamasaki S. ; Murakami R. ; Nakamura Y. Langmuir 2011, 27, 12902.
35	Nakayama S. ; Hamasaki S. ; Ueno K. ; Mochizuki M. ; Yusa S. ; Nakamura Y. ; Fujii S. Soft Matter 2016, 12, 4794.
36	Malcolm A. S. ; Dexter A. F. ; Middelberg A. P. J. Soft Matter 2006, 2, 1057.
37	Malcolm A. S. ; Dexter A. F. ; Middelberg A. P. J. Asia-Pac. J. Chem. Eng 2007, 2, 362.
38	Middelberg A. P. J. ; Dimitrijev-Dwyer M. ChemPhysChem 2011, 12, 1426.
39	Micheau C. ; Bauduin P. ; Diat O. ; Faure S. Langmuir 2013, 29, 8472.
40	Jessop P. G. ; Mercer S. M. ; Heldebrant D. J. Energ. Environ. Sci 2012, 5, 7240.
41	Liang C. ; Harjani J. R. ; Robert T. ; Rogel E. ; Kuehne D. ; Ovalles C. ; Sampath V. ; Jessop P. G. Energy & Fuels 2012, 26, 488.
42	Yan Q. ; Zhao Y. Chem. Commun 2014, 50, 11631.
43	Yan Q. ; Zhang H. ; Zhao Y. ACS Macro. Lett 2014, 3, 472.
44	Yin H. ; Feng Y. ; Liu H. ; Mu M. ; Fei C. Langmuir 2014, 30, 9911.
45	Wang W. ; Liu H. ; Mu M. ; Yin H. ; Feng Y. Polym. Chem. 2015, 6, 2900.
46	Yin H. ; Liu H. ; Wang W. ; Feng Y. Langmuir 2015, 31, 12260.
47	Li D. ; Ren B. ; Zhang L. ; Ezekiel J. ; Ren S. ; Feng Y. Chem. Eng. Res. Des. 2015, 102, 234.
48	周素林.基于开关型表面活性剂的泡沫性能研究[D].成都:西南石油大学, 2015.
48	Zhou, S. L. Study on Foam Performance Based on Switchable Surfactant. M. S. Dissertation, Southwest Petroleum University, Chengdu, 2015.
49	Lu H. ; He Y. ; Huang Z. J. Disp. Sci. Technol 2014, 35, 832.
50	Fameau A. L. ; Lam S. ; Velev O. D. Chem. Sci. 2013, 4, 3874.
51	Fujii S. ; Akiyama K. ; Nakayama S. ; Hamasaki S. ; Yusa S. ; Nakamura Y. Soft Matter 2015, 11, 572.

[1]	周雪梅. 二氧化钛负载单原子催化剂用于光催化反应的研究[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2008064 -0 .
[2]	周文韬, 陈怡华, 周欢萍. 提升基于钙钛矿的叠层太阳能电池稳定性的策略[J]. 物理化学学报, 2021, 37(4): 2009044 -0 .
[3]	王甜, 张太阳, 陈悦天, 赵一新. ALD-Al₂O₃涂层保护的高抗湿5-氨基戊酸铰链甲胺铅溴钙钛矿薄膜[J]. 物理化学学报, 2021, 37(4): 2007021 -0 .
[4]	郑超, 刘阿强, 毕成浩, 田建军. SCN掺杂提高CsPbI₃胶体量子点的稳定性和光探测性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(4): 2007084 -0 .
[5]	王嘉鑫, 沈威力, 胡锦宁, 陈军, 李晓明, 曾海波. 激光作用铅卤钙钛矿的机理与应用[J]. 物理化学学报, 2021, 37(4): 2008051 -0 .
[6]	蔡明俐, 姚柳, 靳俊, 温兆银. 水溶液法原位构建ZnO亲锂层稳定锂-石榴石电解质界面[J]. 物理化学学报, 2021, 37(1): 2009006 -0 .
[7]	周远, 韩娜, 李彦光. 钯基纳米材料电化学还原二氧化碳研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(9): 2001041 -0 .
[8]	佟永丽, 戴美珍, 邢磊, 刘恒岐, 孙婉婷, 武祥. 基于NiCo₂O₄纳米片电极的非对称混合电容器[J]. 物理化学学报, 2020, 36(7): 1903046 -0 .
[9]	乔成芳,吕磊,许文风,夏正强,周春生,陈三平,高胜利. 三维无溶剂含能Ag-MOF的制备、热分解动力学及爆炸性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(6): 1905085 -0 .
[10]	陈光海,白莹,高永晟,吴锋,吴川. 全固态钠离子电池硫系化合物电解质[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905009 -0 .
[11]	杨艳,张云,胡劲松,万立骏. 电催化CO₂还原合成C₂₊产物的机理和材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(1): 1906085 -0 .
[12]	连孟水,王雅莉,赵明全,李倩倩,翁维正,夏文生,万惠霖. Ni/SiO₂在甲烷部分氧化反应中的稳定性：W修饰的影响[J]. 物理化学学报, 2019, 35(6): 607 -615 .
[13]	雷群,张玉荣,罗健辉,韩荣成,耿向飞,吕晓东,刘岩,王远. 高浓度乳液稳定性评价方法及其应用[J]. 物理化学学报, 2019, 35(4): 415 -421 .
[14]	陈文君,薛智敏,王晋芳,蒋静云,赵新辉,牟天成. 低共熔溶剂的热稳定性研究[J]. 物理化学学报, 2018, 34(8): 904 -911 .
[15]	钟爱国,李嵘嵘,洪琴,张杰,陈丹. 从能量和信息理论视角理解单取代烷烃的异构化[J]. 物理化学学报, 2018, 34(3): 303 -313 .

智能水基泡沫研究进展

Smart Aqueous Foams: State of the Art

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0