乳液是由互不相溶的水油构建的多相体系。如果是油滴分散在连续的水相中，称之为水包油乳液；反之则为油包水乳液。双连续乳液则是一种更为特殊的乳液形态。在其之中，水/油两相均为连续相，相互交织在一起形成了一种缠绕网络似的构型。
本文首次报道了使用一种生物质纳米颗粒、甲壳素纳米晶体（ChNC），制备双连续乳液。生物质材料在intra-phase jamming现象中，相对传统纳米颗粒有着显著优势，可以极大的提升jamming效率。利用以上所有特点，以双连续乳液为模板，冷冻干燥可得到一种，超轻量、具有多层超孔结构、具有双连续结构的甲壳素基冷冻凝胶。该研究以 “Super-Macroporous Lightweight Materials Templated from Bicontinuous Intra-Phase Jammed Emulsion Gels Based on Nanochitin” 为题，发表于Small。加拿大英属哥伦比亚大学卢翊博士后为第一作者，Orlando J. Rojas教授、东北林业大学白龙教授为共同通讯作者。
单从形貌上看，双连续乳液就与常见的乳液极为不同。具体从性质上来说，双连续体系更是特殊。水油双相均为连通相，意味着该体系可以一起进行水溶性及油溶性物质的连续传递。再者，相对于常见的水包油/油包水乳液，在同一特征半径下，双连续乳液可提供更高的界面面积。最后，相互纠缠的双连续相还会明显提升乳液的粘弹性，使其具备更强的凝胶特性。
虽然双连续乳液具备着诸多优势，如何用纳米颗粒稳定此类体系一直是业界难题。最主要的原因还是来自于，双连续体系的高界面面积带来的热力学不稳定性。最常见的是利用纳米颗粒在水油界面上动力学阻滞现象（interfacial jamming）进行稳定，得到bicontinuous interfacially jammed emulsion gel（bijel）。近期也有研究表明，相间阻滞（intra-phase jamming）也能够获得类似的体系（bipjel、SeedGel），并且此法对纳米颗粒的性质要求相对宽松。尽管如此，目前大部分研究都还局限在，使用精确改性后的二氧化硅（SiO 2）纳米颗粒。但是怎么样去使用其他种类的纳米颗粒，尤其是生物质纳米颗粒，来构建双连续乳液体系，还处在未被探索的阶段。本文中，作者选取了从螃蟹壳中提取的甲壳素纳米晶体颗粒（chitin nanocrystal，ChNC）（图1），成功构建了一种新型双连续乳液体系。
作者首先选定了2,6-二甲基吡啶（lutidine）-水的二元体系。该体系在室温下互溶，但在升温后会水油相分离（LCST体系）。根据水-油比例的不同，相分离过程有不同的热力学路径。在特定水油比例下（28.4 wt.% lutidine），相分离过程会以旋节线分解（spinodal decomposition）的机制进行，得到瞬时的、不稳定的双连续结构。然而此时的双连续结构并不稳定，会快速的转化为水包油和油包水两相，失去双连续特性。为得到稳定的双连续结果，可以在此体系下提前加入ChNC，在室温下形成水- lutidine-ChNC三元悬浮液。由于ChNC更亲水，会在spinodal decomposition发生过程中聚集在水相，这导致了水相中的ChNC浓度急剧上升。当ChNC在水相中达到一个足够的浓度时，会触发intra-phase jamming现象（能想象为纳米颗粒的在水相中产生了交通堵塞），从而通过动力学阻滞的方法固定住一个热力学不稳定的双连续构象。图2展示了乳液形成机理和共聚焦荧光显微镜（CLSM）实验图。
图2. 利用旋节线分解（spinodal decomposition）和相间阻滞现象（intra-phase jamming），构建由甲壳素纳米晶体颗粒（chitin nanocrystal）稳定的双连续乳液。左图：机理阐释；右图：共聚焦荧光显微镜实验图。
相对于传统的SiO 2 纳米颗粒，使用ChNC这种生物质纳米颗粒，可以极大的降低纳米颗粒的用量。在使用intra-phase jamming机理稳时，报道的SiO 2 纳米颗粒用量至少为5 wt.%。而在基于甲壳素的体系下，最低只需要0.6 wt.%的纳米颗粒就可以稳定双连续乳液。作者觉得ChNC在此类intra-phase jamming现象中有着显著的优势，这主要来自于其高横纵比（aspect ratio），高内在晶体强度（intrinsic stiffness），及适当的颗粒间相互作用力（interparticle interaction）。
该双连续乳液可以直接冷冻干燥，直接制得超轻超孔冷冻凝胶（cryogel）（图3a）。首先，该冷冻凝胶在冻干过程中未曾发现任何结构性收缩（图3b&c）， 并且保留了原始乳液中的双连续甲壳素骨架（~50 µm）（图3e&f）。再者，由于制备乳液时超低的纳米颗粒用量（0.6 wt.%），制得的冷冻凝胶也相对应的具备了超轻的特性，还可以被简单的静电电荷吸附挑起（图3d）。最后，同样是由于双连续乳液的低ChNC用量，冷冻凝胶的甲壳素骨架上，依然存留了由于水蒸发导致的第二层级的小孔结构（~1–5 µm）（图3g）。此类第二层级小孔结构，在局部呈现着液氮冷冻导致的定向排布结构。
声明：仅代表作者本人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下面进行留言指正！
