[发明专利]利用硅藻土酸蚀制作仿生复合功能结构体的工艺

摘要

本发明提供一种利用硅藻土酸蚀制作仿生复合功能结构体的工艺，包括硅藻土深度提纯处理、硅藻土氢氟酸常温预酸蚀、硅藻土氢氟酸超声有压热酸蚀、硅藻土氢氟酸真空无压热酸蚀、聚乙烯醇雾化浸润强化结构体等流程。与现有技术相比，聚乙烯醇雾化浸润过程的施加，对酸蚀后部分键合不完全或处于离散状态的硅藻土颗粒起到了强化粘接的作用，有利于仿生复合功能结构体制成品总体机械强度的提高，进而促进其实用效果和预期寿命；外来压力不是始终作用于酸蚀反应全程，这避免了反应后期对硅藻壳体间键合过程的应力破坏。

主权项

1.利用硅藻土酸蚀制作仿生复合功能结构体的工艺，包括：第一步：硅藻土深度提纯处理(A)将市售高纯硅藻土置于玻璃容器内，按照每1g硅藻土添加25ml～30ml去离子水的用量加入去离子水，在功率100W～150W、工作频率25kHz～40kHz的条件下超声清洗20min～30min后，使用孔径为5μm～20μm的滤布进行分离，过滤得到第一上层物；(B)将第一上层物置于玻璃容器内，按照每1g第一上层物添加30ml～40ml硫酸的用量加入质量百分比浓度为60％～75％的硫酸，在功率100W～150W、工作频率25kHz～40kHz的条件下超声清洗20min～30min后，使用孔径为5μm～20μm的滤布进行分离，过滤得到第二上层物；(C)将第二上层物置于玻璃容器内，按照每1g第二上层物添加50ml～60ml去离子水的用量加入去离子水，在功率150W～200W、工作频率25kHz～40kHz的条件下超声清洗20min～30min后，使用孔径为5μm的滤布进行分离，过滤得到第三上层物；步骤(C)为去除杂质和硫酸处理，重复进行此操作的次数为2～3次；(D)将第三上层物在80℃～100℃温度下干燥5h～7h，制得深度提纯硅藻土；第二步：硅藻土氢氟酸常温预酸蚀(A)将经第一步深度提纯处理制得的深度提纯硅藻土置于塑料容器内，加入质量百分比浓度为5％～10％的氢氟酸并充分搅拌混合，静置40min～50min后去掉上层清液，得到硅藻土质量百分比为80％～90％的第一混合物；(B)将第一混合物在60℃～75℃温度下干燥3h～5h，制得含水率为5％～10％的第二混合物；第三步：硅藻土氢氟酸超声有压热酸蚀(A)将经第二步常温预酸蚀制得的第二混合物置于塑料容器内，按照每1g第二混合物添加5ml～10ml氢氟酸的用量加入质量百分比浓度为40％的氢氟酸并充分搅拌混合，制得第一反应物；(B)将第一反应物摊平放置于温度保持在60℃～90℃、底部安装有仿生表面阴模板的压力容器内，使第一反应物与仿生表面阴模板上有阴模结构的一面充分接触，保持第一反应物的初始厚度为10㎜～20㎜，按照每1cm2单位面积上施加50N～100N压力的计算方法给第一反应物施加恒定压力1h～2h，同时在功率100W～150W、频率25kHz～30kHz的条件下给第一反应物施加超声振动25min～30min；第四步：硅藻土氢氟酸真空无压热酸蚀(A)卸掉压力容器内的压力和超声振动，将经第三步超声有压热酸蚀后的第一反应物连同与其紧密接触的仿生表面阴模板缓慢冷却至室温；(B)将冷却后的第一反应物连同与其紧密接触的仿生表面阴模板从压力容器内整体取出并置于真空干燥箱内，然后在1x10‑1Pa～1x10‑3Pa真空条件下保持60℃～90℃恒温加热3h～5h；其特征在于，还包括有下列步骤：第五步：聚乙烯醇雾化浸润强化结构体(A)在65℃～70℃恒温水浴下配制聚乙烯醇饱和水溶液，进而将聚乙烯醇饱和水溶液雾化，制得聚乙烯醇弥雾；(B)将经第四步真空无压热酸蚀后的第一反应物连同与其紧密接触的仿生表面阴模板整体置于温度保持在70℃～80℃的密闭容器内，将步骤(A)制得的聚乙烯醇弥雾持续通入到该密闭容器中，对第一反应物浸润3h～5h；(C)将第一反应物连同与其紧密接触的仿生表面阴模板整体置于干燥箱内，在80℃～90℃条件下恒温干燥3h～5h，然后冷却至室温后将第一反应物与仿生表面阴模板剥离，剥离后的第一反应物便是强化后的仿生复合功能结构体。