次发现由一种水溶性聚合物——琼脂与可溶性淀粉或白明胶所组成的溶液是“互不亲和”的。经混合，他们被分成了两个不混溶的相。后续的科学研究使得更多其他的双水相系统被发现，其中研究最多的是聚乙二醇（PEG）-右旋糖酐系统。其他可以形成双水相的系统有：PEG-碳酸钠或PEG与磷酸盐、柠檬酸盐或硫酸盐。双水相系统主要在生物技术与化学工业方面被用于下游处理。
两相.将油与水倒入同一个容器，我们很容易观察到他们相互分为两层，因为他们是不混溶的。通常情况下，水（或水性）溶液是极性的，与非极性有机溶