不对称性是物体产生丰富运动形式的重要因素。相比于自驱动液滴胶体马达而言,外磁场驱动可以精确控制液滴胶体马达的运动方向和速率。相比于传统的单重乳液、双重乳液而言,新型Janus乳液的内相通常由两种互不相溶的油相形成两个独立的微区,液滴具备化学组成、形状和性质的不对称性。本论文通过在其中一个半球中选择性分散磁性纳米颗粒,以一步混合振荡法批量制备微/纳尺度可控的磁性Janus乳液,使得液滴同时具备化学组成、拓扑结构及磁响应的各向异性。通过外磁场的远程控制,成功实现了磁性Janus液滴在液体环境中的群体有序运动,包括可逆翻转、定向平移和连续转动。同时,探究了液滴的场控运动对流体导电、导热性能的智能调控,乳液的粒径分级及稳定性调控,污水处理等应用。研究结果表明,借助于重力和磁场作用下的可逆翻转可以对乳液的电导率和导热率实施智能调控,从而使得乳液成为一种“智能流体”。利用磁场诱导下液滴定向平移运动的粒径依赖性实现了多分散乳液的粒径分级和稳定性调控。乳液液滴的场控转动在污染物吸附和分离应用中展现出优异的效果。具体研究内容分为以下三个部分:1.处于无序运动状态下的磁性Janus液滴,在重力场作用下呈现“站立式”有序排列。在磁场作用下,液滴瞬间发生群体翻转,发生趋向于“躺卧式”的有序排列。上述两种排列方式可通过磁场控制进行可逆转换。对于乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯ETPTA(γ-Fe2O3)/2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯PFOEMA/聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物三嵌段共聚物F127(aq)体系的磁性Janus乳液,在外磁场作用下,磁性Janus液滴发生群体场控翻转运动,对F127水溶液导电产生轻微的阻碍作用。对于邻苯二甲酸二甲酯DMP(γ-Fe2O3)/环己烷/聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯Tween 80(aq)体系的磁性Janus乳液,离子液体在DMP相中的选择性溶解赋予磁性Janus乳液以强导电性。在外磁场作用下,磁性Janus液滴发生群体场控翻转运动,从而实现对电导率性能的调控。此外,外磁场还可以实现对乳液导热性能的调控。2.在外磁场作用下,磁性Janus液滴可以发生集体的定向平移。通过改变γ-Fe2O3浓度、内相组分配比、外磁场强度、乳化能、表面活性剂种类及浓度等因素,可实现对磁性Janus液滴平移速率的定量调控。利用磁性Janus液滴的平移速率与粒径的定量关系,实现对多分散性乳液或微粒的粒径分级。对于ETPTA(γ-Fe2O3)/PFOEMA/F127(aq)体系的磁性Janus乳液,在外磁场作用下,液滴的定向平移运动较场控翻转对外相导电的阻碍作用更大。对于DMP(γ-Fe2O3)/环己烷/Tween 80(aq)体系的磁性Janus乳液,在外磁场作用下,发生群体定向平移的液滴的紧密程度较翻转显著增加,对电导率的调控力度更大。此外,通过改变外相的浓度、外磁场的种类或位置,可实现液滴定向平移对乳液稳定性的调控。3.具备磁各向异性的磁性Janus液滴,在旋转外磁场的作用下可发生连续转动。通过改变内相组分配比、γ-Fe2O3浓度、表面活性剂分子结构及浓度,可实现对磁性Janus液滴转动速率的可控调控。分散磁性γ-Fe2O3纳米粒子的内相ETPTA对染料具有强吸附性能,利用Janus液滴在外磁场诱导下的连续转动,加快Janus液滴对水相中染料甲基红的吸附速度。在外磁场的作用下,利用磁性Janus液滴的定向平移运动,可实现染料分子与水相的分离,从而满足分离回收的关键需求。这种吸附染料和分离回收具有低成本、大批量、操作简便等优势,将拓展乳液在水污染处理等领域的应用。