一种4D智能气凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种4D智能气凝胶及其制备方法；形状记忆性能的调控；微观结构、密度和亲水性的调控。首次利用一步交联真空冷冻干燥法制备了4D智能气凝胶，解决了现有智能气凝胶制备工艺复杂和性能可控性差的技术问题。其制备工艺简单、成本低、可控性好、普适性强、易于实现材料改性和复合。4D气凝胶的形状记忆性能可控性强、结构可设计性好、密度和亲水性可控性好，力学性能好，可用于海洋开发、智能药物、环保、多孔电极、智能吸附、智能人造酶、智能吸声、新能源开发、智能防护、建筑材料、轻质结构材料、隔热材料、阻燃材料、减震材料、增强骨架材料、储能器件及航天航空等领域，为研究新型多功能材料提供了途径。

A 4D intelligent aerogel and its preparation method

The invention relates to a 4D intelligent aerogel and its preparation method; the regulation of shape memory property; the regulation of microstructure, density and hydrophilicity. 4D intelligent aerogels were prepared by one-step cross linking vacuum freeze drying for the first time, which solved the technical problems of complex preparation and poor controllability of the existing intelligent aerogels. Its preparation process is simple, low cost, good controllability, strong universality, easy to realize material modification and composite. 4D aerogels have strong controllability in shape memory, good structure design, good controllability in density and hydrophilicity, and good mechanical properties. They can be used in marine development, intelligent drugs, environmental protection, porous electrodes, intelligent adsorption, intelligent artificial enzymes, intelligent sound absorption, new energy development, intelligent protection, building materials, lightweight structural materials, thermal insulation materials, flame retardants, shock absorbing materials, etc. Enhanced skeleton materials, energy storage devices and aerospace and other fields provide a way to study new multi-functional materials.

【技术实现步骤摘要】
一种4D智能气凝胶及其制备方法
本专利技术涉及智能材料制备及应用领域，具体涉及一种4D智能气凝胶以及一步交联真空冷冻干燥法。
技术介绍
材料科学是制造业的重要基础，其发展在一定程度上体现了国家的综合实力。智能化是未来科技的发展趋势，材料的智能化必将成为材料科学最为活跃的先进发展方向之一。根据爱因斯坦的理论，在3D上加入时间的概念，从而时间与空间相结合成了4D空间。4D智能制造是直接将设计内置到物料当中，材料的大小和形状等状态可以随时间变化，即在3D的基础上添加了变形维度，将成为未来科技发展的趋势，无论从当前的科技价值、还是探索未来商业的方向来看，4D智能制造技术都比3D打印技术更具前瞻性和颠覆性，它不仅是一种生产工具的革命，能够创造出有智慧、有适应能力的新事物，更是一种由生产资料改变而引发未来整个商业生态结构方式改变的技术，因而颠覆的将不只是制造技术，还可以彻底改变传统打印工业甚至建筑行业。4D智能制造的关键是“智能材料”，智能材料是一种集传感、控制和驱动于一体，能够主动地“感知”温度、化学作用、光、电、磁、应变、应力、负载和振动等外界的信息，通过适时地调整自身结构和性能以自预警、自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用一步交联真空冷冻干燥法制备4D智能气凝胶，其特征在于，制备4D智能气凝胶的方法按以下步骤进行：步骤一：称取1.0g～15.0g聚乙烯醇，在室温下加入到100.0ml的去离子水中搅拌，充分溶胀，随后缓慢加热到30.0℃～100.0℃后保持恒定温度搅拌分散，充分溶解，直至溶液整体均匀、澄清、透明无颗粒，再自然冷却到室温得到聚乙烯醇溶液，待用；步骤二：在室温条件下，将上述步骤一中配置好待用的聚乙烯醇溶液的pH值调节至酸性，充分搅拌；之后再加入0.0ml～100.0ml戊二醛并继续搅拌分散，得到聚乙烯醇基4D智能气凝胶预聚液，待用；步骤三：将上述步骤二中得到的聚乙烯醇基4D智能气凝胶预聚液超声...

【技术特征摘要】
1.利用一步交联真空冷冻干燥法制备4D智能气凝胶，其特征在于，制备4D智能气凝胶的方法按以下步骤进行：步骤一：称取1.0g～15.0g聚乙烯醇，在室温下加入到100.0ml的去离子水中搅拌，充分溶胀，随后缓慢加热到30.0℃～100.0℃后保持恒定温度搅拌分散，充分溶解，直至溶液整体均匀、澄清、透明无颗粒，再自然冷却到室温得到聚乙烯醇溶液，待用；步骤二：在室温条件下，将上述步骤一中配置好待用的聚乙烯醇溶液的pH值调节至酸性，充分搅拌；之后再加入0.0ml～100.0ml戊二醛并继续搅拌分散，得到聚乙烯醇基4D智能气凝胶预聚液，待用；步骤三：将上述步骤二中得到的聚乙烯醇基4D智能气凝胶预聚液超声或真空脱气，随后倒入模具静置，备用。步骤四：将上述步骤三中盛放聚乙烯醇基4D智能气凝胶预聚液的模具放入冷冻干燥机中预冷冻，随后进行真空冷冻干燥处理，最后将其进行加热处理，获得聚乙烯醇基4D智能气凝胶。2.根据权利要求1所述的利用一步交联真空冷冻干燥法制备聚乙烯醇基4D智能气凝胶的方法，其特征在于，步骤二中可采用无机酸(例如，盐酸)或有机酸(例如，乙酸)将步骤一中配置好的聚乙烯醇溶液的pH值调节至2.0～6.0，待用。3.根据权利要求1或2所述的利用一步交联真空冷冻干燥法制备聚乙烯醇基4D智能气凝胶的方法，其特征在于，4D智能气凝胶的形状记忆性能可通过改变聚乙烯醇与戊二醛的比例调控。4.根据权利要求1或2所述的利用一步交联真空冷冻干燥法制备聚乙烯醇基4D智能气凝胶的方法，其特征在于，4D智能气凝胶微观结构可通过改变聚乙烯醇、戊二醛与去离子水之间的比例调控。5.根据权利要求1、2或4所述的利用一步交...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文欣，王宁，杜立文，
申请(专利权)人：海南大学，王文欣，
类型：发明
国别省市：海南,46