[发明专利]一种生物质复合光刻水凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种生物质复合光刻水凝胶的制备方法，其特征在于：该方法是将磁性纤维素溶液、木质素的碱溶液、氯化钙和环氧氯丙烷混合，所得混合溶液于室温条件下在模具中放置至少36小时，即获得所述生物质复合光刻水凝胶；该方法具体包括如下步骤：

(1)制备磁性纤维素：所述磁性纤维素是在纤维素表面原位生长四氧化三铁纳米粒子形成的纳米四氧化三铁/纤维素复合材料；其中：所述四氧化三铁纳米粒子为球形或类球形粒子，具有超顺磁性，粒径为10-20nm；

(2)制备磁性纤维素溶液：将步骤(1)所得纳米四氧化三铁/纤维素复合材料加入氢氧化纳与尿素的水溶液中，在-12℃和搅拌条件下2分钟内形成均一的磁性纤维素溶液；

(3)木质素的碱溶液制备：将玉米秸秆溶解于强碱溶液中得到木质素的碱溶液；

(4)将步骤(2)制备的磁性纤维素溶液、步骤(3)制备的木质素的碱溶液、氯化钙和环氧氯丙烷混合，在模具中室温条件下存放36小时后即获得所述生物质复合光刻水凝胶。

2.根据权利要求1所述的生物质复合光刻水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述纳米四氧化三铁/纤维素复合材料的制备过程为：将FeCl₃·6H₂O、FeCl₂·4H₂O、纤维素与去离子水混合搅拌，并在55-65℃条件下滴入1mol/L的氢氧化钠溶液，持续保温搅拌反应2小时，冷却至室温，磁铁分离后冷冻干燥，即得到所述纳米四氧化三铁/纤维素复合材料。

3.根据权利要求2所述的生物质复合光刻水凝胶的制备方法，其特征在于：所述纳米四氧化三铁/纤维素复合材料的制备过程中，所述纤维素、FeCl₃·6H₂O与FeCl₂·4H₂O重量比例为10：(1～10)：(0.5～5)，所述FeCl₃·6H₂O与FeCl₂·4H₂O的摩尔比例为2：1；所述纤维素直径≤20μm。

4.根据权利要求1所述的生物质复合光刻水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述氢氧化纳与尿素的水溶液是将氢氧化纳、尿素和去离子水按照7g：12g：40ml的比例混合而成。

5.根据权利要求1所述的生物质复合光刻水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述木质素的碱溶液的制备过程为：将10g秸秆外皮溶解于80℃的浓度1mol/L氢氧化钠溶液中1个小时，除去残留物，即获得棕色的木质素的碱溶液。

6.根据权利要求1所述的生物质复合光刻水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述纤维素与木质素的重量比例为10：(0.1～5)。

7.根据权利要求1所述的生物质复合光刻水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，木质素与氯化钙的重量比例为1：(0.5～5)。

8.根据权利要求1所述的生物质复合光刻水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述纤维素与环氧氯丙烷的重量比例为10：(0.01～0.5)。

9.一种利用权利要求1-8任一所述方法制备的生物质复合光刻水凝胶，其特征在于：该复合光刻水凝胶为高强度、高弹性、磁响应的生物质水凝胶，具有优异的紫外吸收性能、热稳定性、机械稳定性。在室温条件下，该复合光刻水凝胶在近红外光的照射下不仅能够呈现稳定的光刻图案而且能被切割成块。

10.根据权利要求9所述的生物质复合光刻水凝胶的应用，其特征在于：该复合光刻水凝胶应用于光刻或切割中，光刻或切割过程中，采用近红外光照射，近红外光与复合光刻水凝胶表面垂直呈90℃照射；所述光源为波长400-808nm、功率0.1～10W的点光源；图案的设计与切割的时间可以通过光照时间和光源功率来控制。