[发明专利]一种纳米多孔能量吸收材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料及其制备方法和应用，具体涉及一种纳米多孔能量吸收材料及其制备方法和应用，属于纳米新型材料的技术领域。

背景技术

随着经济的发展，人们生活水平的提高，对高质量运动鞋的要求也越来越苛刻，运动不仅在竞技场上如火如荼的演绎，更是渗入大众的业余休闲生活中。现代运动鞋已不只是满足耐用舒适的功用，还要求轻便、耐磨、吸能、不变形、高回弹、材料环保等，从不同运动中寻找运动特点、达到最佳缓震性能和最佳稳定性。

目前运动鞋的鞋底缓震大多使用橡胶、塑料、海绵等，这些材料虽具备一定的柔性，但由于其本身结构的限制，在人体运动过程中，材料受到冲击载荷的作用后地面对人体的冲击力得不到很有效的吸收和转化，不能对脚底起到长时间很好的保护。

专利CN104839932B提供一种缓震舒适的泡泡按摩运动鞋，包括固定连接为一体的鞋帮和鞋底，该鞋底设有容置腔，该容置腔内设有至少一层缓震组，该缓震组由复数个独立设置的呈球形的缓震单元构成。该发明的缓震组的结构设置能够有效增强鞋底缓震性能并有效起到良好的足底按摩的作用，提供持久的运动稳定性能；另外，该发明的缓震组的结构设置能够提供全方位易折功能，而坚固的橡胶外底耐磨耐用并可在各种表面上提供抓地力，具备良好的防滑性能。但该结构在受到冲击作用后对冲击能量不能很有效的吸收和转化，吸能密度较低，导致回弹的冲击力较大。

纳米科技是20世纪80年代末、90年代初发展起来的一种前沿、交叉性的学科领域，近年来得到了迅猛发展。纳米材料已经作为一种新兴材料在材料领域占据了极其重要的地位。纳米多孔材料是纳米材料发展以来的第三代材料，它巨大的比表面积提供了一个理想的能量转换平台。当固体和流体耦合时，该材料巨大的内表面得以被充分利用，使得纳米多孔材料和功能流体的结合成为新型的有巨大潜力的多功能能量转换系统。

目前纳米多孔能量吸收材料领域对纳米多孔材料专业系统的研究较少，通常具有以下缺点：

(1)普遍使用价格便宜、结构简单的分子筛材料；

(2)材料的处理也基本以高温焙烧处理为主，这样得到的纳米多孔材料比表面积和固液界面特性可调范围有限，应用范围存在局限性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种纳米多孔能量吸收材料及其制备方法和应用，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。

本发明具体涉及一种用于多领域纳米多孔能量吸收材料的制备方法和应用。该纳米多孔能量吸收材料采用一种经过特殊处理的分子筛，可以调节分子筛材料的孔容、孔径、比表面积和固液界面特性，以适应不同领域吸能缓震的应用。

本发明的原理：

本发明选择分子筛作为纳米多孔材料，主要利用其合适均一的孔径、较大的孔容、超大的比表面积和较强的疏水性，可以为吸能缓震提供一个良好的平台。基体及分散剂和添加剂与分子筛的配合能大幅度吸收碰撞所产生的有害动能，转化为相对无害的自由能、界面能和热能，从而起到吸能减震的效果，其吸能密度远远高于世界传统吸能材料，是目前世界上吸能减震效果最好的材料之一。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

作为本发明的第一方面，一种纳米多孔能量吸收材料，包括纳米多孔分子筛和功能流体，所述纳米多孔分子筛均匀分散于功能流体中；其特征在于：所述纳米多孔分子筛为经过处理的分子筛，为ZSM-5、ZSM-22、β、丝光沸石、Y、MCM-41、SBA15中的一种或一种以上的组合，所述功能流体为水、乙二醇、丙三醇、润滑油中的一种或一种以上的组合。

其中，所述纳米多孔能量吸收材料中分子筛和功能流体的比例可以为1:1～1：20，最好为1：1～1：4。

进一步，所述分子筛在水热条件下合成并通过高温焙烧脱除模板剂，分子筛的处理包括低温水热处理和硅烷化改性。

再进一步地，所述分子筛处理包括以下步骤：

1)将脱除模板剂的分子筛放入水热处理炉中，通入蒸汽进行水热处理；

2)将步骤1)得到的物料经离心、洗涤、干燥即得到低温水热处理的分子筛材料；

3)将步骤2)得到的分子筛材料置于管式炉中，先通入氮气将管道中的氧气置换干净，再通入氮气和硅烷化试剂的混合气进行硅烷化处理，最后通氮气吹扫剩余的硅烷化试剂，即得到经过特殊处理的分子筛；

进一步，水热处理的温度可以为100～160℃，优选为120～140℃。处理压力为0.1～0.5MPa，优选为0.1MPa～0.3MPa。处理时间为2～30小时，最好为4～24小时。水热处理在密闭的环境中进行。