一種多孔非金屬材料制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種多孔非金屬材料，包括材料本體，本體具有孔腔，及呈三維空間圍繞孔腔形成的腔壁構(gòu)成，其孔腔呈均勻性分布，各孔腔均三維貫通，孔腔呈均勻性分布是指各孔腔在多孔材料上任意單位級體積下呈均勻性分布。本發(fā)明專利技術(shù)對多孔材料的孔腔分布均勻提出了具體而明確的度量方式，明確了是以小單位級體積的尺度下來度量多孔材料以及其多級結(jié)構(gòu)的孔分布均勻性，這樣的多孔結(jié)構(gòu)是高度均勻的，從而保證了多孔材料的各個性能的均勻一致性。

A porous nonmetallic material

The invention provides a non porous metal material, including material ontology, ontology has a cavity, and a three-dimensional space around the cavity formed by the cavity wall, the cavity were evenly distributed, each cavity are three-dimensional through the cavity, a uniform distribution refers to the cavity with homogeneous distribution of any unit level volume on porous materials. The cavity of porous materials distribution proposed measures specific and clear, clear is a small unit level volume scale metric porous material and its hierarchical structure of pore distribution uniformity, porous structure which is highly uniform, so as to ensure the performance of porous materials uniform.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種多孔非金屬材料
本專利技術(shù)涉及一種多孔材料，特別是一種多孔非金屬材料。
技術(shù)介紹
含一定數(shù)量孔洞的固體叫多孔材料，是一種由貫通或封閉的孔洞構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料。相對連續(xù)介質(zhì)材料而言,多孔材料一般具有相對密度低、比強度高、比表面積高、重量輕、隔音、隔熱、滲透性好等優(yōu)點。按照孔徑大小的不同，多孔材料又可以分為微孔（孔徑小于2nm）材料、介孔（孔徑2-50nm）材料和大孔（孔徑大于50nm）材料。多孔材料按其材質(zhì)區(qū)分，可分為金屬多孔材料和非金屬多孔材料。非金屬多孔材料一般具有比表面積大、密度小、熱導率小、相對密度小、孔隙率大等特點，在催化劑（包括載體）、吸附劑、保溫、絕熱、污水和廢氣處理、過濾液體和氣體（甚至細菌）、輕質(zhì)建筑材料，環(huán)保、改良土壤、化工等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。CN104355302公開了一種輕質(zhì)納米多孔材料碳氣凝膠的制備方法，其以氧化石墨烯交聯(lián)聚酰胺酸氣凝膠制備而成，內(nèi)部具有50-200nm，1.4nm和13-40nm的不同孔洞。由于孔結(jié)構(gòu)的隨機性、不規(guī)則性，制備方法不能制備出規(guī)則的孔，這種結(jié)構(gòu)的多孔材料仍然不能滿足應用性能。在很多應用中，都需要其多孔材料本身均勻，其孔徑大小、孔的分布均勻，使得性能均勻一致，但實際上，很多多孔材料達不到此要求，其均勻性補足；盡管有的材料自稱達到了較高的均勻性，但其均勻性仍是大體積尺度下的均勻性，若用小體積尺度進行衡量，比如在材料上任取多塊體積不大于一立方厘米的三維體，分別測其質(zhì)量，其均勻程度差異仍然非常大，因此造成多孔材料的各種性能如強度、彈性模量等的不均勻，嚴重影響其功能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于給出結(jié)構(gòu)適宜、可控、高度均勻的多孔非金屬材料。本專利技術(shù)的目的是通過以下措施實現(xiàn)的：一種多孔非金屬材料，包括材料本體，本體具有孔腔，及呈三維空間圍繞孔腔形成的腔壁構(gòu)成，其孔腔呈均勻性分布，各孔腔均三維貫通，孔腔呈均勻性分布是指各孔腔在多孔材料上任意單位級體積下呈均勻性分布。具體地，上述單位級體積是指立方厘米級或立方毫米級或更小單位級體積。更具體地，上述孔腔呈均勻性分布是指在該多孔材料上任取的體積不大于一立方厘米且相同大小的各三維體，它們的質(zhì)量基本相當。更具體地，上述質(zhì)量基本相當是指在多孔材料上任取的多個體積不大于一立方厘米且相同大小的三維體，分別稱其質(zhì)量，得到它們質(zhì)量的平均值，而任一三維體質(zhì)量相對于質(zhì)量平均值的偏差絕對值不大于三維體質(zhì)量平均值的4%。進一步地，在該多級材料上任取的體積不大于一立方毫米的相同大小的三維體，它們質(zhì)量基本相當。更具體地，所述質(zhì)量基本相當是指在多孔材料上任取的多個體積不大于一立方毫米的相同大小的三維體，分別稱其質(zhì)量，得到它們質(zhì)量的平均值，而任一三維體質(zhì)量相對于質(zhì)量平均值的偏差絕對值不大于三維體質(zhì)量平均值的4%。優(yōu)選地，上述多孔非金屬材料由多級多孔材料構(gòu)成，本體是以材料孔徑大小進行分級的孔腔，及呈三維空間圍繞孔腔的腔壁構(gòu)成，腔壁上設(shè)置下級孔腔，各級孔腔均各自三維貫通且各級孔腔相互間也彼此貫通。更具體地，下一級多孔材料構(gòu)成上一級孔腔的腔壁。上級孔腔的腔壁是由其下級的多級多孔材料復合構(gòu)成，或是由其下級的各級多孔材料復合構(gòu)成，可使得材料滿足特定的功能需求。具體地，材料本體的每級多孔材料自為一連續(xù)結(jié)構(gòu)體。每一級多孔材料的最大外邊界與整個材料本體空間邊界相當。即每級多孔材料可以作為一級獨立的多孔材料存在于本體中，且具有其獨自的物化性能。這樣的結(jié)構(gòu)可以使得各級多孔材料的物化性能有所差異，在相對固定的材料整個空間中具有不同的物化性能，更好的滿足多方面的功能需求。上述多孔非金屬材料可以為陶瓷材料、碳素材料、玻璃材料、纖維材料、膠凝材料等。例如，一種多孔非金屬材料，包括聚四氟乙烯材料本體，其具有100nm～500μm孔徑的孔腔以及呈三維空間圍繞孔腔形成的腔壁，其孔腔呈均勻性分布，各孔腔均三維貫通，孔腔呈均勻性分布是指各孔腔在多孔材料上任意單位級體積下呈均勻性分布。上述多孔非金屬材料，由多級多孔聚四氟乙烯材料構(gòu)成，本體是以材料孔徑大小進行分級的孔腔，及呈三維空間圍繞孔腔的腔壁構(gòu)成，腔壁上設(shè)置10～100nm的下級孔腔，各級孔腔均各自三維貫通且各級孔腔相互間也彼此貫通。更具體地，上級孔腔的腔壁是由其下級的多級多孔材料復合構(gòu)成，或是由其下級的各級多孔材料復合構(gòu)成，可使得材料滿足特定的功能需求。有益效果1.本專利技術(shù)提供了一種具有多孔結(jié)構(gòu)的材料，明確了其結(jié)構(gòu)形式，其孔腔的分級結(jié)構(gòu)形式及其均勻性結(jié)構(gòu)使其能滿足多種功能需求。2.本專利技術(shù)對多孔材料的孔腔分布均勻提出了具體而明確的度量方式，明確了是以小單位級體積的尺度下來度量多孔材料以及其多級結(jié)構(gòu)的孔分布均勻性，這樣的多孔結(jié)構(gòu)是高度均勻的，從而保證了多孔材料的各個性能的均勻一致性。3.本專利技術(shù)的多孔材料是三維貫通的，包括每級孔三維連通，以及各級孔相互三維貫通，貫通性好，能充分滿足材料的功能需求。具體實施方式具體實施方式以本專利技術(shù)技術(shù)方案為前提，給出了詳細的實施方式，但本專利技術(shù)的保護范圍不僅限于下述實施方式。在不脫離和改變本專利技術(shù)上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和/或慣用手段，顯然還可以做出多種形式的替換或變更，并均應包括在本專利技術(shù)的范圍之內(nèi)。實施例1本專利技術(shù)的多孔材料為聚四氟乙烯，具有二級孔結(jié)構(gòu)，其中，均勻分布、相互貫通的第一級孔腔的腔壁上有均勻分布、相互貫通的第二級孔腔，且兩級孔相互之間也彼此貫通，所述貫通為三維貫通。材料本體的每級多孔材料自為一連續(xù)結(jié)構(gòu)體。總有效孔隙率為70%，大孔平均孔徑為0.45μm，在大孔的腔壁上有平均孔徑30nm的貫通小孔。用機械加工方法在該多孔材料上任取9件10mm×10mm×10mm的相同尺寸的三維體，用梅特勒-托利多XP26Microbalance天平測試其質(zhì)量，結(jié)果如表1所示，其中，相對于平均值的偏差絕對值用百分比表示，其值為相對于平均值的偏差絕對值除以質(zhì)量平均值，由表1可知，其質(zhì)量偏差不大于4%。表1件號質(zhì)量（mg）相對于平均值的偏差絕對值（%）1655.8150.6%2633.4222.9%3645.5421.0%4665.8442.1%5640.0381.9%6675.9673.6%7643.7861.3%8658.8711.0%9650.4250.3%質(zhì)量平均值652.19該聚四氟乙烯多孔材料的制備方法是：（1）將固含量60%的聚四氟乙烯乳液，粒徑30nm殼聚糖、5%（質(zhì)量比）海藻酸鈉溶液，均勻混合，按照50：30：4質(zhì)量比，配成紡絲液；（2）在真空條件下，在取向靜電紡纖維絲裝置中采用靜電紡絲方法制取聚四氟乙烯前驅(qū)膜；（3）將前驅(qū)膜纏繞5層到圓筒支撐模上，送入管式爐中在真空或保護氣氛中燒結(jié)，燒結(jié)采用程序控溫分段連續(xù)燒結(jié)，以5℃/min的速率從室溫升溫到150℃，在150℃保溫60min；以5℃/min的速率升溫到400℃，在400℃保溫120min。（4）燒結(jié)后程序控溫冷卻，按照常規(guī)技術(shù)后續(xù)處理，得到具有兩級孔結(jié)構(gòu)的多孔聚四氟乙烯中空纖維膜。該材料可用于氣液分離和液液分離，實現(xiàn)精確分級過濾，比如其適用于兩元或多元氣（液）體（如揮發(fā)性溶質(zhì)水溶液）的濾過，同時其通量大，截留率、分離系數(shù)高，疏水性能優(yōu)，不易被污染（如液體浸潤），具有高效長效的優(yōu)勢。實施例2本專利技術(shù)的多孔材料為多孔陶瓷本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種多孔非金屬材料，包括材料本體，本體具有孔腔，及呈三維空間圍繞孔腔形成的腔壁構(gòu)成，其孔腔呈均勻性分布，各孔腔均三維貫通，孔腔呈均勻性分布是指各孔腔在多孔材料上任意單位級體積下呈均勻性分布。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多孔非金屬材料，包括材料本體，本體具有孔腔，及呈三維空間圍繞孔腔形成的腔壁構(gòu)成，其孔腔呈均勻性分布，各孔腔均三維貫通，孔腔呈均勻性分布是指各孔腔在多孔材料上任意單位級體積下呈均勻性分布。2.如權(quán)利要求1所述的多孔非金屬材料，所述單位級體積是指立方厘米級或立方毫米級或更小單位級體積。3.如權(quán)利要求1或2所述的多孔非金屬材料，所孔腔呈均勻性分布是指在該多孔材料上任取的體積不大于一立方厘米且相同大小的各三維體，它們的質(zhì)量基本相當。4.如權(quán)利要求3所述的多孔非金屬材料，所述質(zhì)量基本相當是指在多孔材料上任取的多個體積不大于一立方厘米且相同大小的三維體，分別稱其質(zhì)量，得到它們質(zhì)量的平均值，而任一三維體質(zhì)量相對于質(zhì)量平均值的偏差絕對值不大于三維體質(zhì)量平均值的4%。5.如權(quán)利要求1-4任一所述的多孔非金屬材料，在該多級材料上任取的體積不大于一立方毫米的相...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉雷，
申請(專利權(quán))人：重慶潤澤醫(yī)藥有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶,50