[發明專利]一種仿貝殼結構納米線薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 202210633199.6
• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN114984775B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 劉建偉;程日皓;何振
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 紀志超

本發明提供了一種仿貝殼結構納米線薄膜的制備方法，包括：采用CaCO₃納米線制備得到仿貝殼結構納米線薄膜。本發明提供了一種仿貝殼結構納米線薄膜的制備方法，這種方法經濟簡便，為后續工業大規模量產提供了基礎，本發明提供的方法制備工藝簡單，能夠得到大規模有序的高性能薄膜。

技術領域

本發明屬于納米材料組裝技術領域，尤其涉及一種仿貝殼結構納米線薄膜的制備方法。

背景技術

貝殼的珍珠層具有獨特的“磚和砂漿”復合的納米層狀結構，這種結構的材料具有重量輕、剛度大、強度和韌性顯著的獨特組合，是人造金屬、陶瓷、高分子材料和復合材料難以實現的，因此研究仿貝殼結構對于力學材料的發展具有重大意義。貝殼珍珠層具有獨特的機械特性歸因于其有機和無機材料的高度規則排列，結合了10～50nm的蛋白質層(例如β-甲殼素和光澤素)的彈性和CaCO₃的強度。珍珠層是一種卓越的有機-無機復合生物材料，由多層有序結晶碳酸鈣薄片組成，由多孔有機層隔開。這種微觀結構表現出特有的光學結構色和機械韌性，超越了其組成材料本身的韌性。珍珠層的仿生合成對于理解這種復雜的生物礦物質至關重要，并為將廉價豐富的材料制成堅韌高強度力學材料鋪平了道路。

目前關于仿貝殼結構材料的制備包括，一種制備仿珍珠層薄膜的方法，將磷酸二氫鉀和十二水合磷酸氫二鈉溶于去離子水中，再將氯化鈣溶于去離子水中，分別水浴靜置一段時間，再將兩者混合攪拌充分反應，收集白色沉淀物于烘箱中干燥，可得到鈣磷石薄片，再將海藻酸鈉粉末溶于去離子水，向其中加入鈣磷石薄片劇烈攪拌充分混合，再超聲一段時間，將超聲后的混合物小心地倒入聚四氟乙烯模具中，并置于環境條件下進行水蒸發誘導的自組裝，約36小時后，得到獨立干燥的仿珍珠層薄膜。這種方法實驗步驟繁瑣耗費大量的時間，且不利于大規模制備。

一種利用連續的組裝和礦化工藝，通過中尺度方法生產合成珍珠層的方法，通過冷凍誘導的裝配過程，制備預先設計的層壓結構的殼聚糖基質，然后將基質乙酰化并轉化為β-甲殼素；乙酰化基質在聚丙烯酸和鎂離子存在下通過碳酸氫鈣的分解在循環系統中礦化，最終通過絲素蛋白浸潤和熱壓礦化基質得到最終材料。這種方法需要搭建復雜的實驗設備，繁瑣的實驗步驟且需要長時間的調整過程。

一種仿珍珠層復合材料的制備方法，將長程有序的多孔氧化鋁層狀結構在高溫下熱壓煅燒以除去乳化劑，然后將致密的氧化鋁支架浸入三甲氧基[3-(糠基甲氧基)丙基]-硅烷/甲醇溶液中，用呋喃基團修飾；硅烷處理后，將樣品干燥；將液體前驅體在130℃下浸入氧化鋁支架中制備珍珠層模擬復合材料，熱固化后得到珍珠層模擬復合材料。這種方法制備過程需要高溫處理，制備過程較為復雜，能耗高。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種仿貝殼結構納米線薄膜的制備方法，本發明提供的方法工藝簡單，能夠得到高性能薄膜。

本發明提供了一種仿貝殼結構納米線薄膜的制備方法，包括：

采用CaCO₃納米線制備得到仿貝殼結構納米線薄膜。

優選的，所述CaCO₃納米線從天然結構中提取。

優選的，包括：

將CaCO₃納米線薄膜浸泡在聚丙烯酰胺溶液中，然后進行干燥，得到仿貝殼結構納米線薄膜。

優選的，所述CaCO₃納米線薄膜的制備方法包括：

將CaCO₃納米線溶液分散在超純水表面后靜置，然后擠壓得到的薄膜，然后撈取，得到CaCO₃納米線薄膜。

優選的，所述CaCO₃納米線溶液的制備方法包括：

將蚌殼內表面物質剝離后溶解，得到第一溶液；