西工大新闻网4月18日电（王鑫）近日理学院李晓光副教授带领本科生完成的关于液体弹珠有效表面张力的研究论文“A capillary rise method for effective surface tension of monolayer nanoparticle-covered liquid marbles”在软物质领域著名期刊《Soft Matter》上发表，被国际工程学网站Advances in Engineering（AIE）遴选为对“卓越科学工程研究”有突出贡献的学术论文，并予以详细报道。

该论文实验部分的主要完成人为教育实验学院大四学生王仁贤（导师第一，本人第二作者）。王仁贤同学自大二起跟随李晓光副教授进行科学研究，此前已在物理学著名期刊《Applied Physics Letters》上发表过论文（导师第一，本人第二作者），所主持的国家级大学生创新项目于2019年获得优秀结题。

液体弹珠作为一种大气环境中表面附着微/纳米颗粒的复杂液滴，在传感器、化学分析、材料合成、生物培养等领域有着广泛应用。液体弹珠的复杂界面可以用有效表面张力来描述，测量分析有效表面张力对理解和应用液体弹珠而言具有重要意义。然而，传统的粉末液体弹珠表面颗粒通常以大尺寸的聚集体形式存在，导致弹珠的光滑性和对称性较差，同时，颗粒覆盖的均匀性和可重复性也难以保证。因此，利用各种方法测得的有效表面张力值精确度不高，而且缺乏可比性，这使得人们对液体弹珠有效表面张力的物理内涵和使用依据一直缺乏清晰的认识。

针对这一问题，李晓光研究小组开发了一种“干凝胶压印”技术首次制备出了单层纳米颗粒覆盖的液体弹珠，这种弹珠具有裸液滴般的光滑表面和透明性，同时，其表面颗粒的面密度可以定量调控，从而保证了测量的精确性和结果的可比性。在该论文中，作者们针对这种单层纳米颗粒结构液体弹珠发展了一种基于毛细上升现象的有效表面张力测量方法，从理论上提出并通过实验证明，该方法可以定点测量表面张力，这对于有效表面张力不均匀的复杂液滴而言具有重要意义。

通过与座滴法、悬滴法、最大高度法测得的有效表面张力值的比较，作者们提出，对于任意一种组分确定的液体弹珠，并不存在唯一的有效表面张力，测量方法和弹珠参数都对张力值有重要影响。尤其在高颗粒密度条件下，不同方法测得的有效表面张力数值可能会有明显差异，这主要是因为液体弹珠的有效表面张力是一个等效量，高颗粒密度引起的整体或局部界面堵塞，会使基于不同等效理论的测量方法在参数测量中产生不同方向和程度的偏差。

该论文阐明了液体弹珠的有效表面张力特性，并指出，对张力等效性和表面固化的忽视，是以往粉末液体弹珠研究中难以对有效表面张力的测量结果进行合理解释的根本原因。

报导链接：

https://advanceseng.com/capillary-rise-method-effective-surface-tension-monolayer-nanoparticle-liquid-marbles/

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/sm/c8sm01846d#!divAbstract

（审稿：洪振宇）