表面活性剂的基本性质和典型功能

1、表面活性剂的基本性质

尽管表面活性剂的结构不尽相同，但它们具有相同的基本性质——吸附和聚集。溶于水时，表面活性剂容易在空气/水表面吸附(富集)，形成排列整齐的单层膜(图a)。除了空气/水表面，表面活性剂还能够在油/水界面富集并降低界面张力，改变油/水界面膜的结构和性质。在表面活性剂的辅助下，油、水能够形成乳液，广泛应用于日常生活和工农业生产。它们亦能够吸附于固体表面，提高固体基底的润湿性。通过吸附降低表/界面张力，是表面活性剂的基本性质之一。

表面活性剂吸附于空气/水表面形成单分子膜示意图(a)以及表面活性剂水溶液中形成的典型聚集体结构(b)。图(b)中，球形胶束和囊泡的一部分被切除，以便揭示内部结构。为了更好地展示，单分子膜和各聚集体尺寸并未按同一表活剂的真实比例给出。

表面活性剂过多、在空气/水表面达到饱和吸附的时候，则容易在体相聚集(aggregation)。由于多数表面活性剂会首先聚集成胶束(micelle)，因而这一浓度称为临界胶束浓度(critical micellar concentration, cmc)。表面活性剂所形成的聚集体种类多样，具体与表面活性剂的结构和浓度，以及外在条件密切相关，典型的如球形的、棒状的、碟状的和虫状的胶束；单层的或多层的囊泡；层状的、六角状的、立方状的液晶，以及包含三维网络的凝胶等，部分类型示意于图(b)中。这种聚集过程，因为是自发的,因而也被称为自组装(self-assembly)。这些结构是软物质和纳米科技领域的重要研究对象；同时，由于这种由无序到有序的自发转变与熵增定律背道而驰，因而具有极高的科学研究价值。

2、表面活性剂的典型功能

表面活性剂典型功能，以碳氢表面活性剂为例。

(a)增溶。分别为稀土配合物在两性离子表面活性剂蠕虫状胶束中的增溶(i)和富勒烯C60在嵌段共聚物胶束中的增溶(ii)。

(b)阴离子表面活性剂辅助分散单壁碳纳米管模型(左)及分散液的荧光光谱(右)。

(c)烷基糖苷乳化甲苯-水体系，水相被染为绿色，甲苯被染为红色。

(d)十八烷基蔗糖酯稳定的特级初榨橄榄油泡沫。

(e)Pluronic F127作为软模板与硅纳米颗粒作为硬模板协同形成的Pt-Ru纳米颗粒。