膠束（/ma??s?l/）或膠束（/ma??s?l?/）（復數膠束或膠束，分別）是表面活性劑磷脂分子分散在液體中的聚集體（或超分子組裝體），形成膠體懸浮液（也稱為相關膠體系統））。水中的典型膠束形成聚集體，其親水性頭部區域與周圍溶劑接觸，將疏水性單尾區域隔離在膠束中心。這個階段是由雙層中單尾脂質的堆積行為引起的。難以填充雙層內部的所有體積，同時通過脂質頭基的水合來調節每個頭基的面積，這導致了膠束的形成。這種膠束被稱為正相膠束（水包油膠束）。反膠束在中心具有頭部組，尾部向外延伸（油包水膠束）。膠束大致呈球形。其他相，包括橢圓體、圓柱體和雙層等形狀也是可能的。膠束的形狀和大小是其表面活性劑分子的分子幾何形狀和溶液條件（如表面活性劑濃度、溫度、pH和離子強度）的函數。形成膠束的過程稱為膠束化，并根據它們的多態性形成許多脂質的相行為的一部分。

幾個世紀以來，人們已經認識到肥皂溶液作為清潔劑的能力。然而，直到20世紀初，才對此類解決方案的構成進行了科學研究。該領域的開創性工作由布里斯托大學的JamesWilliamMcBain進行。早在1913年，他就假設存在膠體離子來解釋棕櫚酸鈉溶液良好的電導率。這些高度流動、自發形成的團簇被稱為膠束，這個術語是從生物學中借用的，并由GSHartley在他的經典著作《石蠟鏈鹽：膠束形成研究》中推廣。膠束一詞在19世紀的科學文獻中被創造為拉丁詞mica（粒子）的?elle縮略詞，為微小粒子傳達了一個新詞。

系統中但不屬于膠束一部分的單個表面活性劑分子稱為單體。膠束代表一種分子組裝體，其中各個組分在熱力學上與周圍介質中相同種類的單體處于平衡狀態。在水中，表面活性劑分子的親水頭總是與溶劑接觸，無論表面活性劑是作為單體存在還是作為膠束的一部分存在。然而，當表面活性劑分子的親油尾部是膠束的一部分時，它們與水的接觸較少——這是膠束形成的能量驅動的基礎。在膠束中，幾個表面活性劑分子的疏水尾部組裝成油狀核心，其中最穩定的形式不與水接觸。相比之下，表面活性劑單體被水分子包圍，形成由氫鍵連接的籠或溶劑化殼。這種水籠類似于包合物，具有冰狀晶體結構，可以根據疏水作用進行表征。脂溶性的程度取決于由于疏水效應對水結構的排序而導致的不利熵貢獻。由離子表面活性劑組成的膠束對溶液中圍繞它們的離子具有靜電吸引力，后者稱為抗衡離子。雖然最近的反離子部分掩蓋了帶電膠束（高達92%），但膠束電荷的影響會影響距膠束相當遠的周圍溶劑的結構。離子膠束影響混合物的許多特性，包括其電導率。向含有膠束的膠體中添加鹽會降低靜電相互作用的強度并導致形成更大的離子膠束。從系統水合中的有效電荷的角度來看，這一點更準確。

只有當表面活性劑的濃度大于臨界膠束濃度(CMC)，并且系統的溫度大于臨界膠束溫度或克拉夫特溫度時，才會形成膠束。膠束的形成可以用熱力學來理解：由于熵和焓之間的平衡，膠束可以自發形成。在水中，疏水效應是膠束形成的驅動力，盡管組裝表面活性劑分子在系統的焓和熵方面都是不利的。在表面活性劑濃度非常低的情況下，溶液中僅存在單體。隨著表面活性劑濃度的增加，達到了一個點，在該點處，不利的熵貢獻來自聚集分子的疏水尾部，由于表面活性劑尾部周圍溶劑化殼的釋放，熵的增加克服了。此時，必須將部分表面活性劑的脂質尾部與水分離。因此，它們開始形成膠束。從廣義上講，在CMC之上，由于表面活性劑分子的組裝而導致的熵損失小于通過釋放被捕獲在表面活性劑單體的溶劑化殼中的水分子而獲得的熵。

膠束的概念被引入來描述小表面活性劑分子的核-冠聚集體，但它也擴展到描述選擇性溶劑中的兩親嵌段共聚物的聚集體。了解這兩個系統之間的區別很重要。這兩種類型的聚合體之間的主要區別在于它們的構建塊的大小。表面活性劑分子的分子量通常為每摩爾幾百克，而嵌段共聚物通常大一個或兩個數量級。此外，由于較大的親水和疏水部分，與表面活性劑分子相比，嵌段共聚物可以具有更明顯的兩親性質。由于結構單元的這些差異，一些嵌段共聚物膠束表現得像表面活性劑，而另一些則不然。因此，有必要區分這兩種情況。前者屬于動態膠束，后者稱為動力學冷凍膠束。

某些兩親嵌段共聚物膠束表現出與表面活性劑膠束相似的行為。這些通常稱為動態膠束，其特征在于分配給表面活性劑交換和膠束斷裂/重組的相同松弛過程。雖然兩種膠束的弛豫過程相同，但單聚體交換的動力學卻大不相同。雖然在表面活性劑系統中，單聚體通過擴散控制過程離開和加入膠束，但對于共聚物，進入速率常數比擴散控制過程慢。發現該過程的速率是疏水嵌段聚合度的冪次冪下降到2/3次冪。這種差異是由于共聚物的疏水嵌段卷曲離開膠束的核心。在合適的條件下，形成動態膠束的嵌段共聚物是一些三嵌段泊洛沙姆。

當嵌段共聚物膠束不顯示表面活性劑膠束的特征松弛過程時，這些膠束被稱為動力學冷凍膠束。這可以通過兩種方式實現：當形成膠束的單聚體不溶于膠束溶液的溶劑時，或者如果形成核的嵌段在發現膠束的溫度下呈玻璃狀。當滿足這些條件中的任何一個時，就會形成動力學凍結的膠束。這兩個條件都有效的一個特殊例子是聚苯乙烯-b-聚（環氧乙烷）。這種嵌段共聚物的特點是核心形成嵌段PS的高疏水性，這導致單聚體不溶于水。此外，PS具有較高的玻璃化轉變溫度，取決于分子量，該溫度高于室溫。由于這兩個特性，足夠高分子量的PS-PEO膠束的水溶液可以被認為是動力學冷凍的。這意味著沒有任何一種弛豫過程會驅動膠束溶液達到熱力學平衡。這些膠束的開創性工作由AdiEisenberg完成。還展示了缺乏松弛過程如何使可能形成的形態具有很大的自由度。此外，動力學冷凍膠束的稀釋穩定性和廣泛的形態使它們特別有趣，例如，用于開發長循環藥物遞送納米顆粒。這意味著沒有任何一種弛豫過程會驅動膠束溶液達到熱力學平衡。這些膠束的開創性工作由AdiEisenberg完成。還展示了缺乏松弛過程如何使可能形成的形態具有很大的自由度。此外，動力學冷凍膠束的稀釋穩定性和廣泛的形態使它們特別有趣，例如，用于開發長循環藥物遞送納米顆粒。這意味著沒有任何一種弛豫過程會驅動膠束溶液達到熱力學平衡。這些膠束的開創性工作由AdiEisenberg完成。還展示了缺乏松弛過程如何使可能形成的形態具有很大的自由度。此外，動力學冷凍膠束的稀釋穩定性和廣泛的形態使它們特別有趣，例如，用于開發長循環藥物遞送納米顆粒。

在非極性溶劑中，親水性頭部基團暴露于周圍的溶劑中在能量上是不利的，從而產生油包水體系。在這種情況下，親水基團被隔離在膠束核心中，而疏水基團遠離中心延伸。這些反膠束在增加頭基電荷時按比例不太可能形成，因為親水性螯合會產生非常不利的靜電相互作用。眾所周知，對于許多表面活性劑/溶劑系統，一小部分反膠束會自發獲得+qe或-qe的凈電荷。這種充電通過歧化/比例化機制而不是解離/締合機制發生，并且該反應的平衡常數約為10-4到10-11，這意味著大約每100到1個膠束將收取。

超膠束是一種分層膠束結構（超分子組裝體），其中各個組分也是膠束。超膠束是通過自下而上的化學方法形成的，例如長圓柱形膠束在特殊選擇的溶劑中自組裝成放射狀十字形、星形或蒲公英狀圖案；可以將固體納米顆粒添加到溶液中以充當成核中心并形成超膠束的中心核。初級圓柱膠束的莖部由多種嵌段共聚物組成，通過強共價鍵連接；在超膠束結構中，它們通過氫鍵、靜電或疏溶劑相互作用松散地結合在一起。

當表面活性劑的存在高于臨界膠束濃度(CMC)時，它們可以充當乳化劑，使通常不溶于（在所用溶劑中）的化合物溶解。這是因為不溶性物質可以結合到膠束核中，膠束核本身由于頭部基團與溶劑物質的有利相互作用而溶解在本體溶劑中。這種現象最常見的例子是洗滌劑，它可以清潔僅用水無法去除的難溶性親脂性物質（如油和蠟）。清潔劑還通過降低水的表面張力來清潔，從而更容易從表面去除材料。表面活性劑的乳化性能也是乳液聚合的基礎。膠束也可能在化學反應中發揮重要作用。膠束化學利用膠束內部進行化學反應，這在某些情況下可以使多步化學合成更加可行。這樣做可以提高反應產率，為特定反應產物（例如疏水分子）創造更有利的條件，并減少所需的溶劑、副產物和所需的條件（例如極端pH值）。由于這些好處，膠束化學因此被認為是綠色化學的一種形式。然而，膠束的形成也可能抑制化學反應，例如當反應分子形成膠束時，可以保護易受氧化的分子成分。膠束的形成對于人體內脂溶性維生素和復雜脂質的吸收至關重要。在肝臟中形成并由膽囊分泌的膽汁鹽使脂肪酸膠束形成。這允許小腸吸收膠束內的復雜脂質（例如卵磷脂）和脂溶性維生素（A、D、E和K）。在凝乳過程中，蛋白酶作用于酪蛋白的可溶部分κ-酪蛋白，從而產生不穩定的膠束狀態，從而導致凝塊形成。膠束也可以作為金納米粒子用于靶向藥物遞送。