一种粉末组装的复合微纳纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种粉末组装的复合微纳纤维及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将纤维素原料制成二维纤维素；(2)将二维纤维素和粉末材料分散在溶剂中形成混合悬浮液；和(3)将所述混合悬浮液冷冻干燥得到所述粉末组装的复合微纳纤维，其中，在所述冷冻干燥的冷冻过程中控制所述混合悬浮液在垂直方向的两端温度差为10～100℃。本发明专利技术构建了从初级颗粒到宏观应用的全新无损加工路径，为基础研究和技术应用提供了丰富的材料平台和无限的可能性。该技术将在能源、医用材料、环境、保护、催化、光电、食品工程、日用品等广阔领域发挥巨大的作用。的作用。的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种粉末组装的复合微纳纤维及其制备方法


[0001]本专利技术属于微纳米纤维制备
，具体涉及将粉末材料转化为复合微纳纤维的方法和由该方法制备的微纳纤维。

技术介绍

[0002]写于
技术介绍
下的内容仅为提供有益理解本申请的技术方案的背景信息，不当然构成评价本专利技术是否具备创造性的现有技术。当前工业条件下生产获得的第一手材料以粉体形式占绝对主导地位。然而，在粉体材料的使用过程中，由于团聚、缺乏结构力学性能等问题而不得不将其制成块材、膜材或依附于力学结构体使用。与此同时，各式各样的粉体材料在成型过程中通常难以保持其精密结构、多样化特性以及纳米尺度优势，导致型材性能劣化。如果能将粉体预制成纤维，既在微观尺度上保持一次材料的性能，又在宏观尺度上在块材和膜材的成型方向上预留了成型空间，因为它在长度方向上具有长程连续的力学结构，在内部和宽度上维持了纳米尺度上的优势和良好的分散性。
[0003]常用的制备方法如气相或液相生长法、模板法和自组装法等已被开发用于合成具有各种结构、形貌和尺寸的一维微纳米材料。然而，大部分情况下制备的纤维材料由于其长径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉末组装的复合微纳纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将纤维素原料制成二维纤维素；(2)将二维纤维素和粉末材料分散在溶剂中形成混合悬浮液；和(3)将所述混合悬浮液冷冻干燥得到所述粉末组装的复合微纳纤维，其中：所述二维纤维素具有薄片状结构，其厚度为0.1～20nm，在平面方向的尺寸大于1μm，并且在平面方向的最大尺寸与厚度之比大于200；和在步骤(3)的冷冻干燥的冷冻过程中控制所述混合悬浮液在垂直方向的两端温度差为10～100℃。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的将纤维素原料制成二维纤维素的方法包括如下步骤：(1
‑
1)将纤维素在第一溶剂中通过高频超声进行部分解离，形成具有连续分支结构的纤维素纳米纤维的悬浮液；和(1
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2)将悬浮液中的第一溶剂置换为第二溶剂，然后将所获得的纤维素纳米纤维悬浮液冷冻干燥获得粗二维纤维素；所述第一溶剂选自水、乙醇、乙二醇中的一种或多种，所述第二溶剂选自叔丁醇、苯、甲苯中的一种或多种；和在步骤(1
‑
2)的冷冻干燥的冷冻过程中控制所述悬浮液在垂直方向的两端温度差为10～100℃。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)还包括重复所述步骤(1
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1)和(1
‑
2)二～五次，以将二维纤维素的纯度提升至95％以上。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二维纤维素的结晶度低于木质基纤维素纸。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中形成混合悬浮液的方法为同时或先后将二维纤维素和粉末材料分散到溶剂中。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)为将二维纤维素分散在溶剂中形成二维纤维素悬浮液，然后将粉末材料分散在所述二维纤维素悬浮液中形成所述混合悬浮液。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述混合悬浮液中，所述二维纤维素的浓度为0.01～10g/L。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述混合悬浮液中，所述二维纤维素的浓度为1～5g/L。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述混合悬浮液中，所述粉末材料的体积分数f为0.001～10，其中，V1为粉末材料的堆积体积，其计算公式为：M1为粉末材料的质量；d1为粉末材料的振实密度；M2为二维纤维素的质量。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述混合悬浮液中，所述粉末材料
的体积分数f为0.1～9。11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汉伟，孙庆丰，王超，李莹莹，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：