[发明专利]一种聚丙烯酰胺气凝胶、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种聚丙烯酰胺气凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)、在分散介质中加入制备原料，在避光条件下搅拌均匀直至制备原料完全溶解，得到透明的丙烯酰胺前驱液；其中，所述制备原料包括聚合反应单体、化学交联剂和光引发剂，所述聚合反应单体为丙烯酰胺，所述化学交联剂为亚甲基双丙烯酰胺，所述光引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐,所述分散介质为水；

步骤(2)、将所述步骤(1)中得到的前驱液注入具有径向温度梯度的径向冷冻装置进行径向冷冻形成冰晶，冰晶沿温度梯度方向生长，且冰晶生长过程会将溶液中的溶质挤出得到未交联的溶质孔壁，待所述前驱液完全冰冻后，得到径向冰晶结构的冷冻样，并将冷冻样脱模并置于低温环境；所述冷冻装置为通过铜管垂直浸入低温乙醇浴，其中，所述低温乙醇浴温度在0℃至-120℃范围内可控；

步骤(3)、将所述步骤(2)中得到的冷冻样进行低温紫外辐射交联，待冷冻样交联完全后，将径向结构保留下来；所述低温紫外辐射交联包括紫外灯光照和低温环境，其中，紫外灯紫外波长为365nm，循环交替的方式进行紫外光照，所述紫外灯紫外光照时间为6小时以确保交联完全；

步骤(4)、将所述步骤(3)中交联完全的冷冻样进行冷冻干燥，从而获得未处理的径向分级多孔结构的聚丙烯酰胺气凝胶，所述未处理的径向分级多孔结构的聚丙烯酰胺气凝胶再通过预溶胀和再次冷冻干燥的预处理方法降低吸湿溶胀，从而得到径向分级多孔结构的聚丙烯酰胺气凝胶，即得到所述聚丙烯酰胺气凝胶；至少将两根径向分级多孔结构的聚丙烯酰胺气凝胶缝合成一根径向分级多孔结构的聚丙烯酰胺气凝胶。

2.一种聚丙烯酰胺气凝胶的应用，其特征在于：采用权利要求1步骤(4)所述的至少将两根径向分级多孔结构的聚丙烯酰胺气凝胶缝合成一根径向分级多孔结构的聚丙烯酰胺气凝胶,其中，将所述聚丙烯酰胺气凝胶的具有毫米级别的径向发散通道的一端浸没在水中，以利用所述聚丙烯酰胺气凝胶实现长程定向运输水。

3.根据权利要求2所述的一种聚丙烯酰胺气凝胶的应用，其特征在于：将多根具有径向分级多孔结构的所述聚丙烯酰胺气凝胶缝合成一根更长的聚丙烯酰胺气凝胶，从而能够远程的定向运输水。

4.根据权利要求3所述的一种聚丙烯酰胺气凝胶的应用，其特征在于：所述聚丙烯酰胺气凝胶缝合的方法包括：无缝缝合的方法，具体为通过相同的前驱液在所述聚丙烯酰胺气凝胶的接口处冷冻结合，并进行低温辐射交联，然后冷冻干燥；

以及

有缝缝合的方法，具体为通过热熔胶在所述聚丙烯酰胺气凝胶的接口处结合，并进行低温辐射交联，然后冷冻干燥预处理。