【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋资源利用，涉及到一种3d打印的仿生结构复合气凝胶海水蒸发器。
技术介绍
1、目前关于水处理的方法有膜蒸馏、反渗透、电渗析和太阳能水蒸发等。其中太阳能水蒸发是一种新型的绿色海水淡化技术，通过将太阳能转换成热能，促进海水的蒸发得到清洁水。利用太阳能海水淡化的历史悠久，近年来，太阳能驱动的界面太阳能蒸发淡化通过将热量限制在蒸发界面，有效的提高了蒸发效率和能源利用率受到了广泛的关注。
2、然而太阳能蒸发器目前存在热量损失、蒸发效率不高以及盐沉积等问题。太阳能蒸发器从太阳光转化而来的热能，部分通过水的对流散失在水体当中，导致热利用率的下降，因此如何将热量集中在光热界面以实现高的光热利用率至关重要。此外迅速产生的蒸汽导致盐沉积在光热界面，不仅影响了光热层对太阳光的吸收，同时也阻碍了水的蒸发路径，从而导致蒸发速率的下降。因此合理的设计太阳能蒸发器的内部结构以实现在高浓度盐水中的连续稳定蒸发至关重要。目前大多数的蒸发器蒸发效率较低，通常不超过2kg m-2h-1，还不足以达到令人满意的效果。因此如何巧妙地对太阳能蒸发器进行设计以达到优异的耐盐性能和高蒸发性能十分重要。
3、3d打印技术具有较高的设计自由度和结构规律性，为构造具有可控结构的复杂几何形状提供了便利。并且与许多常用的模板方法相比，它还可以使产品的精度更高，而无需担心脱模问题。3d打印可设计通道结构和可控几何形状为设计气凝胶太阳能蒸发器提供了便利之处。3d打印气凝胶蒸发器在快速水传输的同时可以减少热量的损失，并且通过对气凝胶结构的巧妙设计可以实
4、所以，如何巧妙地设计太阳能蒸发器以及配制出合适的光热材料油墨进行一体化的打印是目前急需的技术。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提出一种新的策略，即使用3d打印的办法制备出一种复合气凝胶用于太阳能海水蒸发，以克服现有技术中太阳能蒸发盐沉积和热量散失的困难。
2、多酚是一类重要的天然分子，其广泛存在于各种植物中。金属-酚类网络(mpns)是一种由多酚构件和金属离子通过可逆配位键构建的自组装超分子材料。由于多酚和金属离子的可选择范围广泛，且多酚具有普适粘附性使mpn能够沉积在各种模板材料上，从而实现合理的功能性材料设计。
3、本专利技术提供了一种仿生结构复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)在3d打印机上装入3d打印墨水，并设置程序和路径，打印出水凝胶，之后经过冷冻干燥之后得到气凝胶；
5、(2)将步骤(1)得到的气凝胶进行加热处理，得到复合气凝胶；
6、(3)将步骤(2)得到的复合气凝胶浸没到多酚水溶液中，再加入亚铁盐水溶液得到混合液，将混合液震荡共沉积反应，之后清洗得到仿生结构复合气凝胶。
7、进一步的，所述的3d打印墨水的制备方法，包括以下步骤：
8、s1、将二胺和二酐在有机溶剂中反应直至出现爬杆现象，之后加入三乙胺进行反应生成聚酰胺酸；
9、s2、将步骤s1中所得到的聚酰胺酸中的有机溶剂置换为水，冷冻干燥得到水溶性聚酰胺酸；
10、s3、将步骤s2得到的水溶性聚酰胺酸配制成聚酰胺酸墨水，再加入碳纳米材料，配制成3d打印墨水。
11、在本专利技术的一种实施例中，步骤s1中所述的二胺包括4,4’-二氨基二苯醚、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、1,4-二氨基苯、4,4-二氨基联苯中的一种。
12、优选的，所述的二胺为4,4’-二氨基二苯醚。
13、在本专利技术的一种实施例中，步骤s1中所述的二酐包括3,3’4,4’-联苯四羧酸二酐、均苯四甲酸二酐、4,4’-氧二邻苯二甲酸酐、2,2’-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐中的一种。
14、优选的，所述的二酐为3,3’4,4’-联苯四羧酸二酐。
15、在本专利技术的一种实施例中，步骤s1中所述的有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
16、在本专利技术的一种实施例中，步骤s1中二胺和二酐的摩尔比为10:8～12。
17、在本专利技术的一种实施例中，步骤s1中二胺和有机溶剂的摩尔和体积比为0.05mol:120～140ml。
18、在本专利技术的一种实施例中，步骤s1中二胺和三乙胺的摩尔和体积比为0.05mol:2～6ml。
19、在本专利技术的一种实施例中，步骤s1中所述反应的时间为2～4h。
20、在本专利技术的一种实施例中，步骤s3中所述聚酰胺酸墨水中的水溶性聚酰胺酸的质量分数为3～6％。
21、在本专利技术的一种实施例中，步骤s3中所述的碳纳米材料包括多壁碳纳米管、石墨烯、炭黑中的任意一种。
22、优选的，所述的碳纳米材料为多壁碳纳米管。
23、在本专利技术的一种实施例中，步骤s3中所述的3d打印墨水中碳纳米材料的质量分数为25～35％。
24、进一步的，步骤(1)中所述的3d打印使用的针尖直径为0.01～0.5mm。
25、优选的，步骤(1)中所述的3d打印使用的针尖直径为0.25mm。
26、进一步的，步骤(1)中所述的3d打印中网格间隙为0.01～5mm。
27、优选的，步骤(1)中所述的3d打印中网格间隙为1mm。
28、进一步的，步骤(1)中所述水凝胶的内部结构为十字网格、蜘蛛网、向日葵、辐射状的任意一种。
29、优选的，步骤(1)中所述水凝胶的内部结构为十字网格。
30、进一步的，步骤(1)中所述水凝胶的形状为蘑菇、大树、荷叶、向日葵中的任意一种。
31、优选的，步骤(1)中所述水凝胶的形状为蘑菇。
32、进一步的，步骤(1)中所述水凝胶的高径比为0.5～2。
33、优选的，步骤(1)中所述水凝胶的高径比为1。
34、进一步的，步骤(2)中所述加热处理为在300℃下加热5小时，升温的速度为2℃/min。
35、进一步的，步骤(3)中所述多酚包括单宁酸、植酸、没食子酸、多巴胺、茶多酚、苹果多酚中的一种或多种。
36、进一步的，步骤(3)中所述亚铁盐包括氯化亚铁、四水合氯化亚铁、硫酸亚铁、溴化亚铁、氟化亚铁、硫化亚铁、高氯酸亚铁中的一种或多种。
37、进一步的，步骤(3)中所述多酚水溶液浓度为5～10mg/ml。
38、进一步的，步骤(3)中所述亚铁盐水溶液浓度为6～12mg/ml。
39、进一步的，步骤(3)所述混合液中多酚与亚铁盐的摩尔比为1:0.5～2。
40、进一步的，步骤(3)所述震荡共沉积反应是在在20～25℃下震荡沉积1～2h。
41、本专利技术提供上述方法制备得到的3d打印墨本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种仿生结构复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述的3D打印墨水的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述的二胺包括4,4’-二氨基二苯醚、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、1,4-二氨基苯、4,4-二氨基联苯中的一种；所述的二酐包括3,3’4,4’-联苯四羧酸二酐、均苯四甲酸二酐、4,4’-氧二邻苯二甲酸酐、2,2’-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐中的一种。
4.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，步骤S1中，二胺和二酐的摩尔比为10:8～12；二胺和有机溶剂的摩尔和体积比为0.05moL:120～140mL；二胺和三乙胺的摩尔和体积比为0.05moL:2～6mL。
5.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述聚酰胺酸墨水中的水溶性聚酰胺酸的质量分数为3～6％；所述的碳纳米材料包括多壁碳纳米管、石墨烯、炭黑中的任意一种；所述的3D打印墨水中碳纳米材料的质量分数为25～35％。
<...【技术特征摘要】
1.一种仿生结构复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述的3d打印墨水的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述的二胺包括4,4’-二氨基二苯醚、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、1,4-二氨基苯、4,4-二氨基联苯中的一种；所述的二酐包括3,3’4,4’-联苯四羧酸二酐、均苯四甲酸二酐、4,4’-氧二邻苯二甲酸酐、2,2’-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐中的一种。
4.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，步骤s1中，二胺和二酐的摩尔比为10:8～12；二胺和有机溶剂的摩尔和体积比为0.05mol:120～140ml；二胺和三乙胺的摩尔和体积比为0.05mol:2～6ml。
5.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，步骤s3中，所述聚酰胺酸墨水中的水溶性聚酰胺酸的质量分数为3～6％；所述的碳纳米材料包括多壁碳纳米管、石墨烯、炭黑中的任意一种；...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕嫣，陈雪敏，刘天西，黄海燕，钱泽宇，王文旭，王娇娇，刘颖，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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