CN112571817A - 有序可控多孔硅胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请的有序可控多孔硅胶的制备方法，包括：提供一晶格点阵结构，该晶格点阵结构包括至少一个区域，每个区域均由多个晶胞单元构成；向至少一个区域的晶胞单元内注入液态硅胶并固化，形成混合结构；去除所述混合结构中的晶格点阵结构，得到有序可控多孔硅胶。本申请还提供一种利用如上所述的有序可控多孔硅胶的制备方法制备而成的有序可控多孔硅胶。本申请的制备方法简易、高效，且能根据需求控制不同尺度的孔的分配比例和孔的尺寸，能制得高精度的有序可控多孔硅胶。
Description
技术领域
本申请涉及多孔硅胶制备技术领域，具体涉及一种有序可控多孔硅胶及其制备方法。
背景技术
随着多孔硅胶在工业和产业上都得到了广泛应用，多孔硅胶的制备也得到了广泛关注。目前，多孔硅胶主要有两种制备方法，直接法和间接法。直接法就是利用3D打印直接挤出液态硅胶，并最终制备出多孔结构。但是，一方面，直接法制备的多孔硅胶的结构较为简单，仅限于垂直孔通道和水平孔通道，另外，因液态硅胶的流动性大，直接采用3D打印成形的多孔硅胶的精度也较低。间接法就是将成孔物质和硅胶材料混合并固化后形成混合结构，再去除成孔物质。但是，传统的间接法成孔物质很难保持稳定的形态，制备出来的多孔硅胶往往密度和空隙不均，孔的尺寸呈随机分布，大大降低了对多孔硅胶的调控能力，无法获得周期性的多孔网络，也无法根据设计需求控制不同尺度的孔的分配比例和孔的尺寸。
因此，如何制备有序可控多孔硅胶成为亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本申请提供一种有序可控多孔硅胶及其制备方法，简易、高效，且能根据需求控制不同尺度的孔的分配比例和孔的尺寸。
为解决上述技术问题，本申请提供一种有序可控多孔硅胶的制备方法，包括：
a.提供一晶格点阵结构，所述晶格点阵结构包括至少一个区域，每个区域均由多个晶胞单元构成；
b.向所述至少一个区域的所述晶胞单元内注入液态硅胶并固化，形成混合结构；
c.去除所述混合结构中的所述晶格点阵结构，得到有序可控多孔硅胶。
在本发明的一个实施例中，所述晶格点阵结构的材料包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛酯、高抗冲聚苯乙烯中的至少一种。
在本发明的一个实施例中，所述晶胞单元包括体心立方结构、四面体结构、金字塔结构、三维Kagome结构、编织物结构中的至少一种。
在本发明的一个实施例中，所述晶胞单元为由多个梁臂连接形成的立体支架结构。
在本发明的一个实施例中，所述晶胞单元在第一方向，第二方向上和第三方向的尺寸范围均为～20mm，所述梁臂的直径为0.5mm～5mm，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中任两个方向之间相互垂直。
在本发明的一个实施例中，所述晶格点阵结构包括多个区域，所述多个区域的所述晶胞单元相同或者不同。
在本发明的一个实施例中，所述多个区域的所述晶胞单元的尺寸呈周期性变化。
在本发明的一个实施例中，所述晶胞单元包括第一晶胞单元和第二晶胞单元，所述晶格点阵结构包括第一区域和第二区域，多个所述第一晶胞单元位于所述第一区域，多个所述第二晶胞单元位于所述第二区域，所述第一晶胞单元和所述第二晶胞单元的尺寸和/或结构相同或者不同。
在本发明的一个实施例中，步骤a中还包括，预设所述晶格点阵结构的3D模型；将所述3D模型导入至3D打印机中，设置打印材料和工艺参数；打印出所述晶格点阵结构；步骤b中，所述液态硅胶通过注塑机注入所述晶格点阵结构的所述晶胞单元内。
在本发明的一个实施例中，步骤c中，通过将所述晶格点阵结构溶解在预配溶液中去除所述晶格点阵结构。
在本发明的一个实施例中，步骤b中，所述液态硅胶填充所述晶格点阵结构的空隙并使晶格点阵结构部分露出。
本发明还提供一种有序可控多孔硅胶，其利用如上所述的有序可控多孔硅胶的制备方法制备而成。
本申请的有序可控多孔硅胶的制备方法，包括：提供一晶格点阵结构，该晶格点阵结构包括至少一个区域，每个区域均由多个晶胞单元构成；向至少一个区域的晶胞单元内注入液态硅胶并固化，形成混合结构；去除所述混合结构中的晶格点阵结构，得到有序可控多孔硅胶。本申请还提供一种利用如上所述的有序可控多孔硅胶的制备方法制备而成的有序可控多孔硅胶。本申请的制备方法简易、高效，且能根据需求控制不同尺度的孔的分配比例和孔的尺寸，能制得高精度的有序可控多孔硅胶。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明有序可控多孔硅胶的制备方法的流程示意图。
图2为本发明第一实施例中晶格点阵结构的示意图。
图3为图2中的晶胞单元的结构示意图。
图4为本发明第一实施例中混合结构的示意图。
图5为本发明第一实施例中有序可控多孔硅胶的示意图。
图6为本发明第二实施例中晶格点阵结构的示意图。
图7为本发明第三实施例中晶格点阵结构的示意图。
图8为本发明第四实施例中晶格点阵结构的示意图
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
图1是本发明中有序可控多孔硅胶的制备方法的流程示意图。请结合图1，本发明中有序可控多孔硅胶的制备方法，包括步骤：
a.提供一晶格点阵结构，晶格点阵结构包括至少一个区域，每个区域均由多个晶胞单元构成；
b.向至少一个区域的晶胞单元内注入液态硅胶并固化，形成混合结构；
c.去除混合结构中的晶格点阵结构，得到有序可控多孔硅胶。
在本发明的优选实施例中，晶格点阵结构的材料包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛酯、高抗冲聚苯乙烯中的至少一种。其中，晶胞单元可以包括四面体结构、金字塔结构、三维Kagome结构、编织物结构中的至少一种。晶格点阵结构均为空心结构，液态硅胶可填充晶格点阵结构的孔隙并使晶格点阵结构部分露出。
在本发明的优选实施例中，通过将晶格点阵结构溶解在预配溶液中以去除晶格点阵结构。当晶格点阵结构的材料包括聚乙烯醇时，溶解晶格点阵结构的预配溶液包括水；晶格点阵结构的材料包括聚乙烯醇缩丁醛酯时，溶解晶格点阵结构的预配溶液包括酒精；晶格点阵结构的材料包括高抗冲聚苯乙烯时，溶解晶格点阵结构的预配溶液包括柠檬烯。
本发明还提供一种有序可控多孔硅胶，利用如上任一项的有序可控多孔硅胶的制备方法制备而成。
下面结合具体的实施例对本发明进行说明。
[第一实施例]
图2为本发明第一实施例中晶格点阵结构的示意图，图3为图2中的晶胞单元的结构示意图，图4为本发明第一实施例中混合结构的示意图。请结合图2至图4，本实施例中，有序可控多孔硅胶的制备方法如下：
S1：提供一晶格点阵结构10，晶格点阵结构10包括一个区域，该区域由多个晶胞单元11构成；
S2：向该区域的晶胞单元11内注入液态硅胶并固化，形成混合结构30；
S3：去除混合结构30中的晶格点阵结构10，得到有序可控多孔硅胶20。
在晶格点阵结构10的同一个区域内，其晶胞单元11的结构及尺寸大小均一致。也就是说，本实施例中，所有的晶胞单元11的结构都相同，且均为体心立方结构。因晶胞单元11为由多个梁臂101连接形成的立体支架结构，为便于描述，定义两两垂直的第一方向X、第二方向Y和第三方向Z，通过描述晶胞单元10在该三个方向上的尺寸范围来定义晶胞单元11在三维空间内的尺寸大小。在其他实施例中，晶胞单元11还可以包括四面体结构、金字塔结构、三维Kagome结构、编织物结构中的至少一种。
在本发明的优选实施例中，晶胞单元11在第一方向X、第二方向Y和第三方向Z上的尺寸范围均为4mm～10mm，梁臂101的直径为0.5mm～5mm。
本实施例中，步骤S1中包括，预设晶格点阵结构10的3D模型，具体地，预设晶胞单元11的尺寸为10mm*10mm*10mm，梁臂101的直径为2mm。将上述数据导入至3D打印机中生成3D打印机的预设轨迹。然后选用聚乙烯醇作为打印材料进行打印，3D打印机按照预设轨迹将聚乙烯醇挤出并铺设至基面，通过逐层叠加获得具有毫米尺度周期性的晶格点阵结构10。
在其他实施例中，晶格点阵结构10的材料还可以包括聚乙烯醇缩丁醛酯、高抗冲聚苯乙烯中的至少一种。
步骤S2还包括，将制成的晶格点阵结构10放置在注塑模腔中，然后准备液态硅胶，在将液态硅胶注入晶格点阵结构10之前，在注塑模腔及晶格点阵结构10上均涂布脱模剂。当液态硅胶填充晶格点阵结构10并使其部分露出后，静置30分钟左右，然后升温至80℃，并保温10分钟，使液态硅胶熟化以形成混合结构30。
冷却后，开模取出上述混合结构30。然后将混合结构30置于95℃以上的水中超声震荡，使晶格点阵结构10溶解在水中，从而制得有序可控多孔硅胶20。
图5为本发明第一实施例中有序可控多孔硅胶的示意图。请结合图5，该多空硅胶20具有周期性排布的有序的多个空隙21。
在其他实施例中，例如当采用聚乙烯醇缩丁醛酯作为3D打印材料打印晶格点阵结构10时，也可以将混合结构30置于酒精中使混合结构30溶解并去除。
[第二实施例]
图6为本发明第二实施例中晶格点阵结构的示意图。请结合图1至图6，本实施例与第一实施例的区别在于，晶格点阵结构10包括两个不同的区域，有序可控多孔硅胶的制备流程也有一定区别。
请结合图6，本实施例中，有序可控多孔硅胶的制备方法如下：
S1：提供一包括多个晶胞单元的晶格点阵结构10，晶格点阵结构10包括第一区域和第二区域，晶胞单元包括第一晶胞单元111和第二晶胞单元112，多个第一晶胞单元111位于第一区域，多个第二晶胞单元112位于第二区域。
S2：向第一区域的第一晶胞单元111和第二区域的第二晶胞单元112内注入液态硅胶并固化，形成混合结构；
S3：去除混合结构中的晶格点阵结构10，得到有序可控多孔硅胶。
在晶格点阵结构10的同一个区域内，其晶胞单元11的结构及尺寸大小均一致。也就是说，第一区域内的第一晶胞单元111的结构及尺寸大小都相同，第二区域内的第二晶胞单元112的结构及尺寸大小也相同。本实施例中，第一晶胞单元111和第二晶胞单元112的结构相同，在三个方向(X，Y，Z)(图3)上的尺寸范围相同，但其梁臂的直径不相同。在其他实施例中，第一晶胞单元111第二晶胞单元112的结构和尺寸可以均不相同。
因第一晶胞单元111和第二晶胞单元112均为由多个梁臂连接形成的立体支架结构，为便于描述，定义两两垂直的第一方向X、第二方向Y和第三方向Z，通过描述第一晶胞单元111和第二晶胞单元112在该三个方向上的尺寸范围来定义晶胞单元11在三维空间内的尺寸大小。本实施例中，第一晶胞单元111和第二晶胞单元112在X、Y、Z三个方向上的尺寸均为10mm。
具体地，步骤S1中包括，预设晶格点阵结构10的3D模型，具体地，预设第一晶胞单元111的尺寸为10mm*10mm*10mm，第一晶胞单元111的梁臂的直径为0.5mm；第二晶胞单元112的尺寸为10mm*10mm*10mm，第二晶胞单元112的梁臂的直径为2mm。将上述数据导入至3D打印机中生成3D打印机的预设轨迹。然后选用聚乙烯醇作为打印材料进行打印，3D打印机按照预设轨迹将聚乙烯醇挤出并铺设至基面，通过逐层叠加获得包括多个第一晶胞单元111和多个第二晶胞单元112的具有毫米尺度周期性的晶格点阵结构10。
在其他实施例中，第一晶胞单元111和第二晶胞单元112在第一方向X、第二方向Y和第三方向Z上的尺寸范围可以均为4mm～10mm，梁臂的直径范围可以均为0.5mm～5mm。即，第一晶胞单元111和第二晶胞单元112在第一方向X、第二方向Y和第三方向上的尺寸及梁臂尺寸可在上述范围内选择相同的数值。
在其他实施例中，晶格点阵结构10的材料还可以包括聚乙烯醇缩丁醛酯、高抗冲聚苯乙烯中的至少一种。
步骤S2还包括，将制成的晶格点阵结构10放置在注塑模腔中，然后准备液态硅胶，在将液态硅胶注入晶格点阵结构10之前，在注塑模腔及晶格点阵结构10上均涂布脱模剂。当液态硅胶填充晶格点阵结构10并使其部分露出后，静置30分钟左右，然后升温至80℃，并保温10分钟，使液态硅胶熟化以形成混合结构。
冷却后，开模取出上述混合结构30。然后将混合结构30置于95度以上的水中超声震荡，使晶格点阵结构10溶解在水中，从而制得有序可控多孔硅胶。
[第三实施例]
图7为本发明第三实施例中晶格点阵结构的示意图。请结合图1至图7，本实施例与第一实施例的区别在于，晶格点阵结构10包括两个不同的区域，有序可控多孔硅胶的制备流程也有一定区别。
请结合图7，本实施例中，有序可控多孔硅胶的制备方法如下：
S1：提供一包括多个晶胞单元的晶格点阵结构10，晶格点阵结构10包括第一区域和第二区域，晶胞单元包括第一晶胞单元111和第二晶胞单元112，多个第一晶胞单元111位于第一区域，多个第二晶胞单元112位于第二区域。
S2：向第一区域的第一晶胞单元111和第二区域的第二晶胞单元112内注入液态硅胶并固化，形成混合结构；
S3：去除混合结构30中的晶格点阵结构10，得到有序可控多孔硅胶。
在晶格点阵结构10的同一个区域内，其晶胞单元11的结构及尺寸大小均一致。也就是说，第一区域内的第一晶胞单元111的结构及尺寸大小都相同，第二区域内的第二晶胞单元112的结构及尺寸大小也相同。本实施例中，第一晶胞单元111第二晶胞单元112的结构相同，但其梁臂的直径不相同，且在三个方向(X，Y，Z)上的尺寸范围不完全相同。在其他实施例中，第一晶胞单元111第二晶胞单元112的结构和尺寸可以完全不相同。
因第一晶胞单元111和第二晶胞单元112均为由多个梁臂连接形成的立体支架结构，为便于描述，定义两两垂直的第一方向X、第二方向Y和第三方向Z(图3)，通过描述第一晶胞单元111和第二晶胞单元112在该三个方向上的尺寸范围来定义晶胞单元11在三维空间内的尺寸大小。本实施例中，第一晶胞单元111在X方向上的尺寸为4mm，在Y方向上的尺寸为4mm，在Z方向上的尺寸为10mm。第二晶胞单元112在X、Y、Z三个方向上的尺寸均为10mm。
具体地，步骤S1中包括，预设晶格点阵结构10的3D模型，具体地，预设第一晶胞单元111的尺寸为4mm*4mm*10mm，第一晶胞单元111的梁臂的直径为2mm；第二晶胞单元112的尺寸为10mm*10mm*10mm，第一晶胞单元111的梁臂的直径为2mm，将上述数据导入至3D打印机中生成3D打印机的预设轨迹。然后选用聚乙烯醇作为打印材料进行打印，3D打印机按照预设轨迹将聚乙烯醇挤出并铺设至基面，通过逐层叠加获得包括多个第一晶胞单元111和多个第二晶胞单元112的具有毫米尺度周期性的晶格点阵结构10。
在其他实施例中，第一晶胞单元111和第二晶胞单元112在第一方向X、第二方向Y和第三方向Z上的尺寸范围可以均为4mm～10mm，梁臂的直径范围可以均为0.5mm～5mm。即，第一晶胞单元111和第二晶胞单元112在第一方向X、第二方向Y和第三方向Z上的尺寸及梁臂尺寸可在上述范围内选择。
在其他实施例中，晶格点阵结构10的材料还可以包括聚乙烯醇缩丁醛酯、高抗冲聚苯乙烯中的至少一种。
步骤S2还包括，将制成的晶格点阵结构10放置在注塑模腔中，然后准备液态硅胶，在将液态硅胶注入晶格点阵结构10之前，在注塑模腔及晶格点阵结构10上均涂布脱模剂。当液态硅胶填充晶格点阵结构10并使其部分露出后，静置30分钟左右，然后升温至80℃，并保温10分钟，使液态硅胶熟化以形成混合结构。
冷却后，开模取出上述混合结构。然后将混合结构置于95度以上的水中超声震荡，使晶格点阵结构10溶解在水中，从而制得有序可控多孔硅胶。
[第四实施例]
图8为本发明第四实施例中晶格点阵结构的示意图。请结合图1至图8，本实施例与第一实施例的区别在于，晶格点阵结构10包括多个不同的区域。
请结合图8，本实施例中，有序可控多孔硅胶的制备方法如下：
S1：提供一包括多个晶胞单元的晶格点阵结构10，晶格点阵结构10包括多个区域，晶胞单元包括体心立方结构、三维编织结构和四面体结构，其中体心立方结构的梁臂直径由2mm-0.5mm从左至右渐变。
S2：向晶格点阵结构10内注入液态硅胶并固化，形成混合结构；
S3：去除混合结构中的晶格点阵结构10，得到有序可控多孔硅胶。
具体地，步骤S1中包括，预设晶格点阵结构10的3D模型，具体地，预设体心立方结构的尺寸为10mm*10mm*10mm，体心立方结构的梁臂的直径由2mm-0.5mm从左至右渐变；三维编织结构尺寸为10mm*10mm*10mm，三维编织结构的梁臂的直径为1.5mm；四面体结构尺寸为4mm*4mm*10mm，四面体结构的梁臂的直径为2mm；将上述数据导入至3D打印机中生成3D打印机的预设轨迹。然后选用聚乙烯醇作为打印材料进行打印，3D打印机按照预设轨迹将聚乙烯醇挤出并铺设至基面，通过逐层叠加获得包括多个晶胞单元的具有毫米尺度周期性的晶格点阵结构10。
上述实施例只是本发明实施方案的示例，并不以此为限。在其他实施例中，晶格点阵结构10可以具有多个区域，多个区域可以任意组合排列，每个区域内的晶胞单元可以包括体心立方结构、四面体结构、金字塔结构、三维Kagome结构、编织物结构中的至少一种。也就是说，晶格点阵结构10内的区域数量及晶胞单元的种类不受限制。
本申请的有序可控多孔硅胶的制备方法，包括：提供一晶格点阵结构，该晶格点阵结构包括至少一个区域，每个区域均由多个晶胞单元构成；向至少一个区域的晶胞单元内注入液态硅胶并固化，形成混合结构；去除所述混合结构中的晶格点阵结构，得到有序可控多孔硅胶。本申请还提供一种利用如上所述的有序可控多孔硅胶的制备方法制备而成的有序可控多孔硅胶。本申请的制备方法简易、高效，且能根据需求控制不同尺度的孔的分配比例和孔的尺寸，能制得高精度的有序可控多孔硅胶。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (12)
1.一种有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，包括：
a.提供一晶格点阵结构，所述晶格点阵结构包括至少一个区域，每个区域均由多个晶胞单元构成；
b.向所述至少一个区域的所述晶胞单元内注入液态硅胶并固化，形成混合结构；
c.去除所述混合结构中的所述晶格点阵结构，得到有序可控多孔硅胶。
2.根据权利要求1所述的有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，所述晶格点阵结构的材料包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛酯、高抗冲聚苯乙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，所述晶胞单元包括体心立方结构、四面体结构、金字塔结构、三维Kagome结构、编织物结构中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，所述晶胞单元为由多个梁臂连接形成的立体支架结构。
5.根据权利要求4所述的有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，所述晶胞单元在第一方向，第二方向上和第三方向的尺寸范围均为～20mm，所述梁臂的直径为0.5mm～5mm，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中任两个方向之间相互垂直。
6.根据权利要求3所述的有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，所述晶格点阵结构包括多个区域，所述多个区域的所述晶胞单元相同或者不同。
7.根据权利要求6所述的有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，所述多个区域的所述晶胞单元的尺寸呈周期性变化。
8.根据权利要求6所述的有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，所述晶胞单元包括第一晶胞单元和第二晶胞单元，所述晶格点阵结构包括第一区域和第二区域，多个所述第一晶胞单元位于所述第一区域，多个所述第二晶胞单元位于所述第二区域，所述第一晶胞单元和所述第二晶胞单元的尺寸和/或结构相同或者不同。
9.根据权利要求1所述的有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，步骤a中还包括，预设所述晶格点阵结构的3D模型；将所述3D模型导入至3D打印机中，设置打印材料和工艺参数；打印出所述晶格点阵结构；步骤b中，所述液态硅胶通过注塑机注入所述晶格点阵结构的所述晶胞单元内。
10.根据权利要求1所述的有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，步骤c中，通过将所述晶格点阵结构溶解在预配溶液中去除所述晶格点阵结构。
11.根据权利要求1所述的有序可控多孔硅胶的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述液态硅胶填充所述晶格点阵结构的空隙并使晶格点阵结构部分露出。
12.一种有序可控多孔硅胶，其特征在于，利用如权利要求1至11任一项所述的有序可控多孔硅胶的制备方法制备而成。
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| CN202011332414.6A CN112571817A (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 有序可控多孔硅胶及其制备方法 |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04122434A (ja) * | 1990-09-11 | 1992-04-22 | Siegel:Kk | 機能性物質を含む多孔質体並びにその製造方法 |
| CN1456387A (zh) * | 2003-05-19 | 2003-11-19 | 武汉大学 | 有序介孔硅胶整体柱及其制法和用途 |
| CN101804321A (zh) * | 2010-04-15 | 2010-08-18 | 山东科技大学 | 一种新型硅胶复合物吸附分离材料及其制备方法 |
| CN102119187A (zh) * | 2008-06-12 | 2011-07-06 | 艾利丹尼森公司 | 材料和生产材料的方法 |
| US20160200891A1 (en) * | 2013-08-22 | 2016-07-14 | Polyvalor Limited Partnership | Porous gels and methods for their preparation |
| CN106674585A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-17 | 北京大学 | 一种具有多孔结构的可拉伸弹性体的制备方法 |
| CN109722654A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-05-07 | 北京航空航天大学 | 采用高分子点阵模板构筑超轻金属空心管点阵材料的方法 |
-
2020
- 2020-11-24 CN CN202011332414.6A patent/CN112571817A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04122434A (ja) * | 1990-09-11 | 1992-04-22 | Siegel:Kk | 機能性物質を含む多孔質体並びにその製造方法 |
| CN1456387A (zh) * | 2003-05-19 | 2003-11-19 | 武汉大学 | 有序介孔硅胶整体柱及其制法和用途 |
| CN102119187A (zh) * | 2008-06-12 | 2011-07-06 | 艾利丹尼森公司 | 材料和生产材料的方法 |
| CN101804321A (zh) * | 2010-04-15 | 2010-08-18 | 山东科技大学 | 一种新型硅胶复合物吸附分离材料及其制备方法 |
| US20160200891A1 (en) * | 2013-08-22 | 2016-07-14 | Polyvalor Limited Partnership | Porous gels and methods for their preparation |
| CN106674585A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-17 | 北京大学 | 一种具有多孔结构的可拉伸弹性体的制备方法 |
| CN109722654A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-05-07 | 北京航空航天大学 | 采用高分子点阵模板构筑超轻金属空心管点阵材料的方法 |
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