[发明专利]一种具有微流管结构材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有微流管结构材料及制备方法和应用，其制备方法包括如下步骤：采用化学方法将成型的海藻酸钠薄膜溶于弱碱性溶液中，通过与铜离子交联和过氧化氢分解产生气体促使海藻酸钠薄膜在水溶液中从内部膨胀直接一步成微流管结构，并用不同聚合物材料对形成的微流管表面进行固化，从而得到不同材质的多支化且结构复杂的具有微流管体系的材料。本发明采用易得的海藻酸钠为原料，在铜离子与过氧化氢作用下由薄膜直接一步形成管状结构，并通过对海藻酸钠薄膜的修饰以及采用聚合物材料对形成的管状结构固化，易于构筑多支化且具有复杂结构的微流管材料，具有广泛的商业价值，特别是热敏材料领域的应用。

技术领域

本发明属化工技术领域，具体涉及一种具有微流管结构材料及制备方法和应用。

背景技术

目前，随着微电子技术，纳米技术和生物芯片技术的快速发展，人们对于多学科交叉形成的微流体技术的关注日益增加。在实际应用中对复杂的多功能性微型流体通道体系的构筑受到广泛重视，国内外均也已合成出由水凝胶材料构筑的微流管体系。其中有相关文献报道：用模板获得凝胶微管，但缺点是在除去模板过程中容易破坏凝胶微管的结构；通过光聚合利用化学方法促使凝胶薄膜自卷成管。但是在构筑微流管体系时，构筑过程复杂且存在单一性，缺少对具有复杂的多功能性微型流体通道体系的研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出采用化学方法将成型的海藻酸钠薄膜溶于碱性溶液中，海藻酸钠薄膜与二价或者二价以上的过渡金属离子交联，在过氧化氢分解所产生气体的作用下从内部膨胀直接一步成管，并采用不同聚合物对形成的管表面固化，从而得到的具有多支化且复杂微流体体系的复合材料。

本发明以海藻酸钠为原料，可将海藻酸钠薄膜根据需要任意切割成不同形状，也可直接将海藻酸钠溶液打印成所需形状并干燥成膜，或通过雕刻模板注入海藻酸钠溶液得到所需形状的海藻酸钠薄膜。在碱性条件下，通过多价态金属离子络合和过氧化氢分解产生气体的双重作用，促使海藻酸钠薄膜从内部膨胀逐步形成中空的管状结构。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种具有微流管结构材料的制备方法，特点是该方法包括以下步骤：

步骤一：将海藻酸钠溶解，然后铺在模具或载具上，干燥制得海藻酸钠薄膜；

步骤二：在缓冲溶液中加入含有二价或者二价以上的过渡金属离子的溶液，搅拌均匀后，溶液产生沉淀，再加入过氧化氢，所述过氧化氢逐渐分解，产生大量气体，获得混合溶液A；

步骤三：将步骤一所述海藻酸钠薄膜放入步骤二所述混合溶液A，反应后获得具有微流管结构的海藻酸钠材料；

步骤四：将步骤三所述的具有微流管结构的海藻酸钠材料浸入聚合物溶液中，取出后挥发溶剂，制得具有微流管结构的聚合物/海藻酸钠复合材料；

或者，将步骤三所述的具有微流管结构的海藻酸钠浸入钙盐溶液中，发生交联反应，制得具有微流管结构的海藻酸钙复合材料；

步骤五：用有机酸和/或者无机酸除去步骤四中所述的具有微流管结构的聚合物/海藻酸钠复合材料中的海藻酸钠，制得所述具有微流管结构聚合物材料；

其中，

所述海藻酸钠溶液浓度范围是17-50 mg/ml；

所述缓冲溶液为三羟甲基氨基甲烷/盐酸缓冲溶液或者磷酸盐缓冲溶液，pH数值的范围是7.5-10.5；

所述二价或者二价以上的过渡金属离子与过氧化氢的摩尔比的数值范围是0.15-0.75。

进一步的，所述二价或者二价以上的过渡金属离子是铝、钡、钙、铜、铁、铅、锌或镍中的任一种或者多种的组合。