聚合电解质Zeta电位的测量

聚电解质是聚合物链，每个重复单元上都有一个电解质基团。这些聚合物在溶解在极性溶剂中时会带电，因为小抗衡离子会解离，留下带电的大离子。除了合成聚合物之外，聚电解质还包括其他常见的生物学分子，如多肽和DNA等。

聚电解质上的电荷与溶液性质相关。与简单电解质的情况不同，并非所有反离子都会从聚电解质中解离。随着链上电荷量的增加，移除下一个离子变得越来越困难。这种现象被称为反离子凝聚。

图1：支链PEI的结构示意图。NH基团赋予聚合物电荷，该电荷主要通过溶液pH值进行调控

聚电解质的行为不同于不带电荷的聚合物。例如，由于同一链上不同链段之间的静电排斥，聚电解质链将比典型的高斯链更像棒状。此外，由于长程静电相互作用，聚电解质溶液的性质不同于中性聚合物的性质。例如，聚电解质的第二维里系数（溶液热力学的度量）可以比中性聚合物高一个数量级。这些影响将导致溶液粘度发生显着变化。

由于这些溶液效应，聚电解质具有多种应用。它们用作粘度调节剂。此外，由于它们的电荷，它们被用来改变纳米粒子的表面电荷，以通过增加粒子表面电荷来稳定悬浮液，或者通过中和表面电荷和作为粒子之间的桥梁来引发絮凝。

聚乙烯亚胺(PEI)是一种阳离子聚电解质。其结构如图1所示。PEI在生物学中用于附着带负电荷的细胞，还用于DNA转染（将新DNA引入细胞）；除此之外，PEI 还可用于捕获二氧化碳。而PEI的这些性能是通过其带电状态以及改变环境pH实现的。

由于聚电解质是大分子，因此如同粒子以大致相同的方式散射光。由于其表面带有电荷，因此聚电解质也能像粒子一样对施加的电场做出反应。据此可以测量聚电解质迁移率并计算出Zeta电位值来表征聚电解质材料。