CN115093613B - 气凝胶基多孔流体、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气凝胶基多孔流体、其制备方法及应用。所述气凝胶基多孔流体为包含疏水气凝胶微粒、高分子和水相的动力学稳定混合体系，且该动力学稳定混合体系中的水相不会进入疏水气凝胶微粒的固有孔隙中；所述气凝胶基多孔流体具有多相界面，密度为0.3～0.9g/cm3，受压缩能够回弹。本发明提供的气凝胶基多孔流体密度低且能够压缩回弹，同时还具有流动性好、放置稳定性强、比表面积巨大等特性。本发明提供的多孔流体是第一例水性多孔流体，也是首个基于气凝胶的多孔流体，其丰富的多相界面可用作各种界面反应的载体，也可直接作为弹性液体使用，在减震、抗冲击、强化采油和浮油吸收等方面具有良好的应用。

Description

气凝胶基多孔流体、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种多孔材料及其制备方法和应用，具体涉及一种气凝胶基多孔流体及其制备方法与应用，属于多孔材料及有机无机复合材料技术领域。
背景技术
多孔流体(porous liquids)是一类新型的多孔材料，同时具有流体吸收剂的流动性和固体吸收剂的多孔性。其优点主要在于较好的流动性可快速散热，有利于加快气体吸收以及流体的回收过程，拓展吸收剂可供应用的工业场合；另外固体吸附剂中常见的物理老化、塑化以及机械磨损在多孔流体中非常少见，作为新型流动性吸收剂具有广阔的应用前景。目前多孔流体主要分为三类：I型多孔流体是含有本征孔的液态分子，如环糊精等(Nat Chem 2020，12，270)；II型多孔流体是含有本征孔分子的溶液，如葫芦脲-环己烷溶液；III型多孔流体是高度分散多孔材料颗粒(如：沸石、配位聚合物等)的悬浊液(AngewChem Int Ed 2018，57，11909)。迄今为止，业界研发人员已经制备了各种类型的多孔流体，包括环糊精I型多孔流体(CN111995794A)、多孔主体交联改性聚二甲基硅氧烷I型多孔流体(CN113913020A)、流体空心二氧化硅II型多孔流体(CN107140644A)、于聚二甲基硅氧烷中分散的金属有机框架III型多孔流体(CN109745952A)、于离子流体中分散的钒氧簇基金属有机笼III型多孔流体(CN113274980A)等。
I型和II型多孔流体，由于具有本征孔的分子级材料种类稀少，因为相关报道也非常少。目前业界报道较多的为III型多孔流体，而为实现III型多孔流体的制备，分散剂需要具有较高的空间位阻，以避免其进入多孔材料颗粒内部，该类分散剂一般为分子尺寸较大的有机溶剂或离子液体，通常存在成本高昂、生物毒性剧烈等问题。相应的，水分子由于其过小的空间位阻容易进入多孔材料颗粒内部，一般不能作为分散剂使用，因而尽管水性多孔流体更为环保低廉，但业界鲜有报道。而如果引入一种具有疏水性的多孔材料，并将其分散在水中的同时保证水分子不进入其孔隙，便可制得水性多孔流体。疏水气凝胶则符合这一要求。
气凝胶是一种高度多孔性的纳米材料，是目前世界上质量最轻、隔热性能最好的固体材料。由于气凝胶具有高比表面积(400～1500m2/g)、高孔隙率(80～99.8％)、低密度(0.003～0.6g/cm3)和低热导率(0.013～0.038W/mK)等特点，使得气凝胶在隔热保温、声阻抗耦合、吸附和过滤、催化剂载体、药物载体等领域具有非常广阔的应用前景。迄今为止，业界研发人员已经通过化学交联法制备了各种类型的气凝胶，包括二氧化硅气凝胶(CN102424538A；CN102633269A)、甲壳素和壳聚糖气凝胶(CN102417606A)、碳气凝胶(CN102423668A)、金属氧化物及其复合气凝胶(CN102513041A)、多元素复合气凝胶(CN102584010A)、石墨烯和碳纳米管气凝胶(CN102674315A)、氧化铁气凝胶(CN102671587A)等。上述气凝胶在疏水化改性后适合作为多孔流体的构筑基元。
由疏水气凝胶和高分子水溶液充分混合制得的水性多孔流体，在受到外力冲击的情况下，水相会暂时进入气凝胶孔隙中；而随着外力的撤去，水相又会从孔隙中流出。相较传统III型多孔流体，这一特性赋予了其从未报道的压缩回弹性能。另外气凝胶基多孔液体还具有制备简单、成本低廉、无生物毒性、流动性好、孔隙率高、密度低等优势，具有极为广阔的应用前景。然而，鉴于疏水气凝胶与高分子水溶液混合中存在的各种问题，如何制备该类气凝胶基水性多孔流体，该类流体具有哪些独特的性质和潜在的应用，都是有待解决的关键问题。首先，III型多孔流体通常存在热力学乃至动力学不稳定的现象，而基于低密度疏水气凝胶制备的水性多孔流体，颗粒上浮和聚集带来的不稳定现象成为了亟待解决的问题；其次，在将气凝胶微粒与水溶液混合时，如何保证水相不会因为机械作用力进入微粒的孔隙内，又要形成均一稳定的混合体系，对混合工艺和分散剂的选用提出了更高的要求；再次，受到外力冲击和冲击移除的过程中，如何尽可能高地提升流体被压缩-回弹的体积比，需要对气凝胶微粉与高分子水溶液的混合工艺进行改进；最后，如何通过对水相中化学组成的调控，保证气凝胶基多孔流体对各类气体或流体的吸收性能，也是有待解决的关键科学问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种气凝胶基多孔流体及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
本发明的另一目的在于提供前述气凝胶基多孔流体的应用。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种气凝胶基多孔流体，它是包含疏水气凝胶微粒、高分子和水相的动力学稳定混合体系，且该动力学稳定混合体系中的水相不会进入疏水气凝胶微粒的固有孔隙中；所述气凝胶基多孔流体具有多相界面，密度为0.3～0.9g/cm3，受压缩能够回弹。
本发明实施例还提供了一种气凝胶基多孔流体的制备方法，其包括：将疏水气凝胶微粒与高分子水溶液充分搅拌，形成动力学稳定混合体系，获得所述气凝胶基多孔流体。
本发明实施例还提供了前述的气凝胶基多孔流体于缓冲、减震、抗冲击、吸能、能量存储、润滑、强化采油或浮油吸收领域中的应用。
相应的，本发明实施例还提供了一种抗磨损润滑剂，其包括前述的气凝胶基多孔流体。
相应的，本发明实施例还提供了一种去除水体中的浮油或乳化油的方法，其包括：以有机溶剂填充在前述的气凝胶基多孔流体中的孔隙，获得水包油乳液，从而去除水体中的浮油或乳化油。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明提供的气凝胶基多孔流体是首个基于气凝胶的多孔流体，也是首个水性多孔流体，具有独特的压缩回弹性能，能在外力的挤压下发生形变，外力撤去后可恢复原状；并且，本发明的气凝胶基多孔流体具有丰富的，未被水相进入的固有孔隙，从而具有孔隙率高、密度低以及流动性好等特性；
2)本发明提供的气凝胶基多孔流体的原料来源丰富，具有制备简单、成本低廉以及无生物毒性等特性；
3)本发明提供的气凝胶基多孔流体的压缩回弹的特性可以在缓冲和吸能方面应用，丰富的多相界面使其可用于吸收各种气体或液体，具有多种应用导向。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1所获气凝胶基多孔流体的合成方法示意图。
图2a是本发明实施例1所获气凝胶基多孔流体的微观示意图。
图2b是本发明实施例1所获气凝胶基多孔流体的外观示意图。
图3是本发明实施例1所获气凝胶基多孔流体的静态接触角对比图。
图4是本发明实施例1所获气凝胶基多孔流体在受到外力挤压以及撤去外力过程中，压强-流体压缩比例的曲线图。
图5是本发明实施例1所获气凝胶基多孔流体吸收疏水流体的效果图。
具体实施方式
鉴于现有技术的不足，本案发明人经长期研究，提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供的一种气凝胶基多孔流体为包含疏水气凝胶微粒、高分子和水相的动力学稳定混合体系，且该动力学稳定混合体系中的水相不会进入疏水气凝胶微粒的固有孔隙中。
在一些实施例中，所述气凝胶基多孔流体为疏水气凝胶微粒与高分子水溶液的动力学稳定混合物。
在一些实施例中，所述气凝胶基多孔流体内部含有大量孔隙，同时，所述孔隙内部是疏水性的，同时，所述气凝胶基多孔流体在受到外力剪切时，具有良好的流动性，所述多孔流体内具有丰富的多相界面。
在一些实施例中，所述气凝胶基多孔流体的密度为0.3～0.9g/cm3，受压缩能够回弹。
在一些实施例中，所述气凝胶基多孔流体中疏水气凝胶微粒的含量为0.5～23wt％。
在一些具体实施例中，所述疏水气凝胶微粒包括有机-无机杂化气凝胶微粉和/或无机氧化物气凝胶微粉等。
进一步地，所述无机氧化物气凝胶微粉可以包括氧化硅气凝胶微粉、氧化铁气凝胶微粉、氧化铝气凝胶微粉、氧化钛气凝胶微粉、氧化锆气凝胶微粉和氧化铜气凝胶微粉等中的任意一种或两种以上的组合。
在一些具体实施例中，所述疏水气凝胶微粒的堆积密度小于0.3g/cm3，比表面积大于100m2/g，孔隙率大于80％，疏水气凝胶微粒与水的接触角为110～170°，疏水气凝胶微粒的颗粒尺寸小于50μm。
进一步地，构成所述疏水气凝胶微粒的簇的尺寸为2～1000nm。
进一步地，所述构筑单元的结构为规则形状和/或不规则形状；例如优选的，所述构筑单元的形状可以是球形。
在一些实施例中，所述气凝胶基多孔流体中高分子水溶液的含量为75.5～99.5wt％，所述高分子水溶液包含高分子和水相。
进一步地，所述高分子水溶液可以包括聚乙烯醇水溶液、壳聚糖水溶液、琼脂糖水溶液、海藻酸钠水溶液、聚丙烯酸水溶液、聚丙烯酸钠水溶液、聚丙烯酰胺水溶液、甲基纤维素水溶液、明胶水溶液和黄原胶水溶液等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步地，所述高分子水溶液的固含量小于10wt％。
在一些实施例中，所述气凝胶基多孔流体的部分高分子水溶液还需要加入小分子表面活性剂以降低固液界面张力，所述气凝胶基多孔流体中小分子表面活性剂的含量为0～0.5wt％。
进一步地，所述小分子表面活性剂可以包括十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和十二烷基二甲基甜菜碱、TW-80等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步地，所述小分子表面活性剂的浓度小于5倍临界胶束浓度值。
综上所述，本发明提供的气凝胶基多孔流体密度低且能够压缩回弹，同时还具有流动性好、放置稳定性强、比表面积巨大等特性。
请参阅图1所示，本发明实施例的另一个方面提供的一种气凝胶基多孔流体的制备方法，其包括：将疏水气凝胶微粒与高分子水溶液经充分搅拌，形成动力学稳定混合体系，获得所述气凝胶基多孔流体。
在一些实施例中，对于不具有表界面活性的高分子水溶液，需要加入小分子表面活性剂以促进疏水气凝胶微粉颗粒与之混合。具体的，所述制备方法包括：向高分子水溶液中加入小分子表面活性剂，以及疏水气凝胶微粒，并进行充分搅拌。
在一些实施例中，在搅拌混合步骤中，所述疏水气凝胶微粒与高分子水溶液的质量比为0.5～30∶100。
本发明的制备方法采用的高分子水溶液、疏水气凝胶微粒等的限定，均如前所示，此处不再赘述。
在一些实施例中，在搅拌混合步骤中，所述搅拌的方式包括磁力搅拌、高速机械搅拌、球磨和超声分散等中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步地，在搅拌混合步骤中，需要使搅拌容器保持密闭以防止微粉溢出。
进一步地，所述制备方法还包括：在搅拌结束过后，对所获产物进行脱泡处理。在去除气泡步骤中，除泡方式包括应当采用超声震荡、真空除泡、加入消泡剂等方法中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些更为具体的实施案例中，所述气凝胶基多孔流体的制备方法包括以下步骤：
(1)将高分子和小分子表面活性剂溶于去离子水中并充分搅拌，制备具有表面活性的高分子水溶液A；
(2)将疏水气凝胶微粒与高分子水溶液A置于密封容器内，通过短暂但多次的高能搅拌方式使两者初步混合，得到混合物B；
(3)将混合物B通过低能搅拌方式充分混合，得到混合物C；
(4)对混合物C进行去除气泡处理，得到气凝胶基多孔流体。
本发明制备的气凝胶基多孔流体的原料来源丰富，具有制备简单、成本低廉以及无生物毒性等特性。并且，本发明制备的气凝胶基多孔流体具有独特的压缩回弹性能，能在外力的挤压下发生形变，外力撤去后可恢复原状。
作为本发明技术方案的另一个方面，其还涉及前述的气凝胶基多孔流体于缓冲、减震、抗冲击、吸能、能量存储、润滑、强化采油或浮油吸收等领域中的应用。
进一步地，所述气凝胶基水性多孔流体的应用，具体包括：作为可压缩液体(弹性液体)，利用其受到冲击过程中存在能量耗散的特性，其压缩回弹的特性可以在缓冲或吸能等方面的应用，丰富的多相界面使其可用于吸收各种气体或液体。
进一步地，所述气凝胶基水性多孔流体的应用，具体包括：作为能量可逆转换流体，利用其将外部作用机械能转化为表面能并可逆释放的特性，在能量存储方面的应用。
进一步地，所述气凝胶基水性多孔流体的应用，具体包括：作为润滑剂，利用其粘度较高、密度低、降摩阻系数高、生物毒性低等特性，在人体或工业润滑等方面的应用。优选的，作为抗磨损润滑剂使用。
相应的，本发明实施例的另一个方面还提供了一种抗磨损润滑剂，其包括前述的气凝胶基多孔流体。
进一步地，所述气凝胶基水性多孔流体的应用，具体包括：作为粘弹液体，利用其流动性强、密度低、储能模量高以及与原油亲和性高等特性，在强化采油过程中的应用；优选的，作为钻井液、完井液、压裂液、修井液或三次采油化学驱在原油开采中使用。
进一步地，所述气凝胶基水性多孔流体的应用，具体包括：作为吸收剂，利用其与有机溶剂的高亲和性，在吸收水体中浮油或乳化油过程中的应用；优选的，所述吸收过程为将多孔流体中的孔隙以有机溶剂填充，获得水包油乳液，从而去除水体中的浮油或乳化油。
相应的，本发明实施例的另一个方面还提供了一种浮油吸收方法，其包括：以有机溶剂填充在所述气凝胶基多孔流体中的孔隙，获得水包油乳液，从而去除水体中的浮油。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
本实施例中气凝胶基多孔流体的制备方法包含以下步骤：
(1)高分子水溶液的制备：取1克甲基纤维素，加入到99ml去离子水中，于95℃下搅拌1小时以上，使其收缩成若干小颗粒并充分分散，随后将温度降低至室温，再搅拌至甲基纤维素完全溶解，获得甲基纤维素水溶液。
(2)疏水气凝胶颗粒与甲基纤维素水溶液的混合：将10g超疏水氧化硅气凝胶颗粒倒入甲基纤维素水溶液中，其中，所述疏水气凝胶颗粒与甲基纤维素水溶液的质量比为10∶90，通过高速机械搅拌混匀，随后使用低速机械搅拌充分分散并真空脱泡，得到均一稳定的气凝胶基水性多孔流体。图2a为本实施例制得的多孔流体的微观示意图，图2b为本实施例制得的多孔流体的外观图片，所得多孔流体的密度为0.38g/cm3。图3为本实施例制得的多孔流体的静态接触角对比图。
实施例2
本实施例中气凝胶基多孔流体的制备方法包含以下步骤：
(1)高分子水溶液的制备：取5克PVA(聚乙烯醇)，加入到95ml去离子水中，于室温下搅拌1小时以上，使其充分溶胀，随后将温度升高至90℃，再搅拌至PVA完全溶解，获得PVA水溶液。
(2)疏水气凝胶颗粒与PVA溶液的混合：将10g超疏水氧化硅气凝胶颗粒倒入PVA水溶液中，其中，所述疏水气凝胶颗粒与PVA水溶液的质量比为10∶90，通过高速机械搅拌混匀，随后使用低速机械搅拌充分分散并真空脱泡，得到均一稳定的气凝胶基水性多孔流体。所得多孔流体的密度为0.35g/cm3。
实施例3
(1)高分子水溶液的制备：取5克明胶，加入到95ml去离子水中，于55℃搅拌1小时以上使其完全溶解，获得明胶水溶液，并在35℃以上环境下保温待用。
(2)疏水气凝胶颗粒与明胶水溶液的混合：将10g超疏水氧化硅气凝胶颗粒倒入明胶水溶液中，其中，所述疏水气凝胶颗粒与明胶水溶液的质量比为10∶90，通过高速机械搅拌混匀，随后使用低速机械搅拌充分分散并真空脱泡，得到均一稳定的气凝胶基水性多孔流体。所得多孔流体的密度为0.37g/cm3。
实施例4
(1)高分子水溶液的制备：取1克黄原胶，0.3g聚山梨醇酯-80(TW-80，作为表面活性剂使用)加入到98.7ml去离子水中，于室温下搅拌1小时以上，至黄原胶和TW-80完全溶解，获得TW-80/黄原胶水溶液。
(2)疏水气凝胶颗粒与TW-80/黄原胶水溶液的混合：将10g超疏水氧化硅气凝胶颗粒倒入TW-80/黄原胶水溶液中，其中，所述疏水气凝胶颗粒与TW-80/黄原胶水溶液的质量比为5∶95，通过高速机械搅拌混匀，随后使用低速机械搅拌充分分散并真空脱泡，得到均一稳定的气凝胶基水性多孔流体。所得多孔流体的密度为0.49g/cm3。
实施例5
(1)高分子水溶液的制备：取1克壳聚糖，0.3g聚山梨醇酯-80(TW-80)加入到98.7ml去离子水中，于室温下搅拌1小时以上，至壳聚糖和TW-80完全溶解，获得TW-80/壳聚糖水溶液。
(2)疏水气凝胶颗粒与TW-80/壳聚糖水溶液的混合：将10g疏水氧化铝气凝胶颗粒倒入TW-80/壳聚糖水溶液中，其中，所述疏水气凝胶颗粒与TW-80/壳聚糖水溶液的质量比为5∶95，通过高速机械搅拌混匀，随后使用低速机械搅拌充分分散并真空脱泡，得到均一稳定的气凝胶基水性多孔流体。所得多孔流体的密度为0.51g/cm3。
实施例6
(1)高分子水溶液的制备：取1克琼脂糖，0.3g聚山梨醇酯-80(TW-80)加入到98.7ml去离子水中，于室温下搅拌1小时以上，至琼脂糖和TW-80完全溶解，获得TW-80/琼脂糖水溶液。
(2)疏水气凝胶颗粒与TW-80/琼脂糖水溶液的混合：将10g疏水氧化钛气凝胶颗粒倒入TW-80/琼脂糖水溶液中，其中，所述疏水气凝胶颗粒与TW-80/琼脂糖水溶液的质量比为5∶95，通过高速机械搅拌混匀，随后使用低速机械搅拌充分分散并真空脱泡，得到均一稳定的气凝胶基水性多孔流体。所得多孔流体的密度为0.53g/cm3。
实施例7
(1)高分子水溶液的制备：取1克海藻酸钠，0.3g聚山梨醇酯-80(TW-80)加入到98.7ml去离子水中，于室温下搅拌1小时以上，至海藻酸钠和TW-80完全溶解，获得TW-80/海藻酸钠水溶液。
(2)疏水气凝胶颗粒与TW-80/海藻酸钠水溶液的混合：将10g疏水氧化铁气凝胶颗粒倒入TW-80/海藻酸钠水溶液中，其中，所述疏水气凝胶颗粒与TW-80/海藻酸钠水溶液的质量比为30∶100，通过高速机械搅拌混匀，随后使用低速机械搅拌充分分散并真空脱泡，得到均一稳定的气凝胶基水性多孔流体。所得多孔流体的密度为0.50g/cm3。
实施例8
(1)高分子水溶液的制备：取1克聚丙烯酰胺，0.3g聚山梨醇酯-80(TW-80)加入到98.7ml去离子水中，于室温下搅拌1小时以上，至聚丙烯酰胺和TW-80完全溶解，获得TW-80/聚丙烯酰胺水溶液。
(2)疏水气凝胶颗粒与TW-80/聚丙烯酰胺水溶液的混合：将10g疏水氧化锆气凝胶颗粒倒入TW-80/聚丙烯酰胺水溶液中，其中，所述疏水气凝胶颗粒与TW-80/聚丙烯酰胺水溶液的质量比为0.5∶100，通过高速机械搅拌混匀，随后使用低速机械搅拌充分分散并真空脱泡，得到均一稳定的气凝胶基水性多孔流体。所得多孔流体的密度为0.55g/cm3。
应用例1
实施例1-8中所得气凝胶基多孔流体作为弹性可压缩流体的可能性，测试方法包括以下步骤：
步骤(1)：准备由316钢制得的注射器一根，将由实施例3制得的多孔流体置于其中，并测量多孔流体体积和所占长度，随后使用聚四氟乙烯或316钢制成的螺丝将注射器的前端拧紧，形成封闭体系。
步骤(2)：将步骤(1)所得的封闭注射器置于万能力学试验机上，采用压缩模块对其进行压缩直至量程上限后，再以相同的速度松开模块，如是往复多次，获得压强对压缩距离的曲线。将压缩距离换算为注射器体积，以得到被压缩的体积占多孔流体体积的比例。
所述多孔流体具有良好的压缩性能，如图4所示，50vol％的多孔流体被压缩体积比可以达到45vol％左右，且撤去压力后又可以很快地回复至原点。
应用例2
实施例1-8中所得气凝胶基多孔流体作为有机溶剂吸收剂的应用，测试方法包括如下步骤：
步骤(1)：将一定体积多孔流体置于玻璃瓶内，随后将一定体积染色后的有机溶剂与之混合并静置24h。
步骤(2)：观察步骤(1)所得的混合物中有机溶剂占总体积的比例，计算其被吸收的比例。
所述步骤(1)中，有机溶剂为正己烷、甲苯、四氢呋喃等极性或非极性有机溶剂，染色剂为油红、偶氮苯。苏丹红等油性染色剂。
所述多孔流体具有良好的吸收有机溶剂的性能，如图5所示，有机溶剂和多孔液体体积比为1∶2的前提下，两者混合之后有机溶剂会被完全吸收。
对比例1
将气凝胶基多孔流体中的超疏水气凝胶换为亲水气凝胶，测试其作为弹性可压缩流体的可能性，测试方法包括如下步骤：
步骤(1)：准备由316钢制得的注射器一根，将由实施例3制得的多孔流体置于其中，并测量多孔流体体积和所占长度，随后使用聚四氟乙烯或316钢制成的螺丝将注射器的前端拧紧，形成封闭体系。
步骤(2)：将步骤(1)所得的封闭注射器置于万能力学试验机上，采用压缩模块对其进行压缩直至量程上限后，再以相同的速度松开模块，如是往复多次，获得压强对压缩距离的曲线。将压缩距离换算为注射器体积，以得到被压缩的体积占多孔流体体积的比例。
所述流体完全没有可被压缩的性质，在被压缩后注射器并未发生形变。
藉由前述实施例可以证明，本发明提供的气凝胶基多孔流体不仅是鲜有报道的水性多孔流体，还是首个基于气凝胶的多孔流体。其具有独特的压缩-回弹性能，孔隙高度疏水，比表面积巨大，同时具有低密度，因此具有广阔的应用前景。将多孔流体中的流体置换成气相，或将其气相置换为液相，则可实现干凝胶-多孔流体-水凝胶之间的自由转变。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (11)

1. 一种气凝胶基多孔流体在缓冲、减震、抗冲击、能量存储、润滑、强化采油或浮油吸收领域中的应用，其特征在于，所述气凝胶基多孔流体为包含疏水气凝胶微粒、高分子和水相的动力学稳定混合体系，且该动力学稳定混合体系中的水相不会进入疏水气凝胶微粒的固有孔隙中；所述气凝胶基多孔流体在受到外力剪切时，具有良好的流动性；所述气凝胶基多孔流体具有多相界面，密度为0.3~0.9 g/cm3，受压缩能够回弹；
所述气凝胶基多孔流体中疏水气凝胶微粒的含量为0.5~23 wt%；所述疏水气凝胶微粒包括有机-无机杂化气凝胶微粉和/或无机氧化物气凝胶微粉；
所述无机氧化物气凝胶微粉包括氧化硅气凝胶微粉、氧化铁气凝胶微粉、氧化铝气凝胶微粉、氧化钛气凝胶微粉、氧化锆气凝胶微粉和氧化铜气凝胶微粉中的任意一种或两种以上的组合；
所述疏水气凝胶微粒的堆积密度小于0.3 g/cm3，比表面积大于100 m2/g，孔隙率大于80%，疏水气凝胶微粒与水的接触角为110~170°，疏水气凝胶微粒的颗粒尺寸小于50 μm；构成所述疏水气凝胶微粒的簇的尺寸为2~1000 nm；
所述气凝胶基多孔流体中高分子水溶液的含量为75.5~99.5 wt%，所述高分子水溶液包含高分子和水相；所述高分子水溶液包括聚乙烯醇水溶液、壳聚糖水溶液、琼脂糖水溶液、海藻酸钠水溶液、聚丙烯酸水溶液、聚丙烯酸钠水溶液、聚丙烯酰胺水溶液、甲基纤维素水溶液、明胶水溶液、和黄原胶水溶液中的任意一种或两种以上的组合。
2. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述高分子水溶液的固含量小于10 wt%。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述高分子水溶液中还含有小分子表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述小分子表面活性剂包括十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和十二烷基二甲基甜菜碱中的任意一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述小分子表面活性剂的浓度小于5倍临界胶束浓度值。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述气凝胶基多孔流体的制备方法，包括：将疏水气凝胶微粒与高分子水溶液充分搅拌，形成动力学稳定混合体系，获得在受到外力剪切时，具有良好的流动性的所述气凝胶基多孔流体。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述制备方法具体包括：向高分子水溶液中加入小分子表面活性剂，以及疏水气凝胶微粒，并进行充分搅拌；和/或，所述疏水气凝胶微粒与高分子水溶液的质量比为0.5~30:100。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述搅拌的方式包括磁力搅拌、高速机械搅拌、球磨和超声分散中的任意一种或两种以上的组合；在搅拌时使搅拌容器保持密闭。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述制备方法还包括：在搅拌结束后，采用超声震荡、真空除泡、加入消泡剂中的任意一种方法对所获产物进行脱泡处理。
10.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述应用具体包括提供一种抗磨损润滑剂，其包括所述气凝胶基多孔流体。
11.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述应用具体包括提供一种浮油吸收方法，其包括：
以有机溶剂填充在所述气凝胶基多孔流体中的孔隙，获得水包油乳液，从而去除水体中的浮油。
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