新闻网讯（通讯员 张重锐）两种聚合物水溶液之间的不相容性（双水相体系）是19世纪末期发现的一类经典现象，为生物体提供了液态的功能分区（例如无膜细胞器），并促进生物材料的微结构化与成型。目前，大部分研究都集中在双水相体系的液态性质与应用，如封装、微流体、耐水粘结剂和界面反应等。调控双水相体系的液体微结构并将其可控转化为功能材料仍然存在挑战。
近期，赵强教授课题组在Nature Communications在线刊发了该领域的新进展（Liquid sculpture and curing of bio-inspired polyelectrolyte aqueous two-phase systems, Nat. Commun. 2023, 14, 2456.），建立了聚电解质双水相体系的微结构雕塑与固化策略。文章第一作者是化学与化工学院博士生张重锐，通讯作者为赵强教授，其他作者还包括化学与化工学院博士生刘旭斐和龚江教授。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省重点研发计划和华中科技大学人才启动基金的支持。
图1仿生聚电解质的双水相体系
受贻贝足蛋白相变的启发，本研究设计合成了兼具液液相分离能力和可交联性的聚离子液体。将其水溶液与聚（二甲基二烯丙基氯化铵）（PDDA）水溶液共混后，聚离子液体通过氰基与咪唑阳离子间的超分子吸引力而发生液液相分离，形成双水相体系（图1）。在机械振荡作用下，聚离子液体双水相体系转变为双连续相结构。在碱性条件（pH 11）下，聚离子液体的氰基发生环化反应，促使双水相体系发生快速的选择性固化，形成海绵状的大孔水凝胶（图2）。红外、二维核磁等表征结果证实了聚离子液体发生液液相分离的机制。
图2双水相体系的结构演化与液态雕塑
通过该双水相体系，可以对对碳纳米管（CNT）实现选择性富集，制备了CNT杂化的大孔水凝胶。在1 kW/m2的辐照强度下，CNT-水凝胶表现出良好的光热转化性能，稳定的海水蒸发速率（2.5 kg/m2h）以及优异的耐盐性（图3）。该研究提出了聚电解质双水相体系微结构调控与固化的新机制，为多孔聚电解质材料的制备以及光热海水淡化等领域应用提供了新思路。
图3CNT-水凝胶的光热脱盐性能
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https://doi.org/10.1038/s41467-023-38236-8
