一种胶原基电热复合材料及其制备方法和应用

1.本发明涉及电热材料领域，具体涉及一种胶原基电热复合材料及其制备方法和应用。
2.

背景技术：

3.电热材料在热管控和粘性乳液分离等领域具有广阔的应用前景（li k l, liu h x, zhang y, et al. electrothermal hollow fiber membrane for convenient heat management in joulevacuum membrane distillation[j]. chemical engineering journal, 2022, 443:136521. yue x j, fu d b, zhang t, et al. superhydrophobic stainless-steel mesh with excellent electrothermal properties for e
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bers-based membrane[j]. journalof membrane science, 2019, 588: 117209.）。胶原纤维这种独特的多层级结构赋予了其优异的多级孔绝热特性和毛细管导流效应，使其在热管控和乳液分离领域具有极大的应用潜力，因此开发胶原基电热材料具有重要意义。然而，胶原纤维本身不具备导电性和电热性，为此亟需发展胶原纤维基电热材料的制备技术。
[0004]
鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

[0005]
为解决背景技术中胶原纤维本身不具备导电性和电热性的问题，本发明的第一目的在于提供一种胶原纤维基电热复合材料，该胶原纤维基电热复合材料具有焦耳加热三维网络结构和多层级网络传输结构。
[0006]
本发明的第二目的在于提供一种胶原纤维基电热复合材料的制备方法。
[0007]
本发明的第三目的在于提供胶原基电热复合材料在热管控中的应用。
[0008]
本发明第四个目的在于提供胶原基电热复合材料在粘性乳液分离中的应用，在粘
性乳液分离应用中，胶原基电热复合材料具有的焦耳热效应和毛细管导流效应间存在协同作用。
[0009]
为达到上述目的，本发明采用的第一个技术方案为：一种胶原基电热复合材料，由胶原纤维和碳材料构建的具有焦耳加热三维网络结构和多层级纤维网络传输结构的电热复合材料。
[0010]
优选的，所述碳材料为碳纳米纤维、活性炭、羧基化多壁碳纳米管和氨基化多壁碳纳米管中任一种或多种。
[0011]
本发明采用的第二个技术方案为：一种制备胶原基电热复合材料的方法，包含如下步骤：以热塑性高分子作为粘接剂，将胶原纤维和碳材料经高速剪切共混干燥后热压处理。
[0012]
需要说明的是，其中高速剪切共混的方法为本领域常用的共混方法，本领域技术人员可以根据共混物料适应性调整相应的转速和时间。对于干燥的温度，可选择低于胶原纤维稳定温度的任一温度，无须特殊限制。
[0013]
本发明的第三个技术方案为：上述胶原基电热复合材料在热管控中的应用。
[0014]
本发明的第四个技术方案为：上述胶原基电热复合材料在粘性乳液分离中的应用。
[0015]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1.本发明提供一种可控制备具有焦耳加热三维网络结构和多层级纤维网络传输结构的胶原基电热复合材料。
[0016]
2.本发明所制备的胶原基电热复合材料与胶原纤维膜相比具有优异的电热性能。通过调控施加电压可调控胶原基电热复合材料产生的焦耳热，实现高效电热转化及热管控。
[0017]
3.本发明所制备的胶原基电热复合材料可基于焦耳热效应协同毛细管导流效应加快粘性乳液的铺展和油性滤液的传输，解决了粘性乳液分离过程中因乳液粘度高、流动性差而造成的严重污染问题，实现了对粘性乳液的高效分离。与商业聚偏氟乙烯膜和商业聚四氟乙烯膜相比，其对粘性乳液的分离通量具有显著优势。
附图说明
[0018]
图1为本发明实施例1所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下其中心温度随时间的变化情况；图2为本发明实施例2所制备的接有导电铜箔的胶原基电热复合材料的照片；图3为本发明实施例2所制备的胶原基电热复合材料的扫描电镜图；图4为本发明实施例2所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下其中心温度随时间的变化情况及在15 v电压下通电300 s后的红外热成像图；图5为本发明实施例2所制备的胶原基电热复合材料在0-15 v电压下通电300 s后其中心温度的变化情况；图6为0-15 v电压下橄榄油滴（10 μl）在本发明实施例2所制备的胶原基电热复合
材料表面的浸润行为；图7为0-15 v电压下粘性乳液e1（10 μl）在本发明实施例2所制备的胶原基电热复合材料表面的浸润行为；图8为本发明实施例2所制备的胶原基电热复合材料在0-15 v电压下的水接触角；图9（a）为e1的照片和体视显微镜图片；图9（b）为e1经本发明实施例2所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图9（c）为e2的照片和体视显微镜图片；图9（d）为e2经本发明实施例2所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图9（e）为e3的照片和体视显微镜图片；图9（f）为e3经本发明实施例2所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图9（g）为e4的照片和体视显微镜图片；图9（h）为e4经本发明实施例2所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图10为本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下其中心温度随时间的变化情况及在15 v电压下通电300 s后的红外热成像图；图11为本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在0-15 v电压下通电300 s后其中心温度的变化情况；图12为0-15 v电压下非离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e5（10 μl）在本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料表面的浸润行为；图13为本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在0-15 v电压下的水接触角；图14（a）为e5的照片和体视显微镜图片；图14（b）为e5经本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图14（c）为e6的照片和体视显微镜图片；图14（d）为e6经本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图14（e）为e7的照片和体视显微镜图片；图14（f）为e7经本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图14（g）为e8的照片和体视显微镜图片；图14（h）为e8经本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图14（i）为e9的照片和体视显微镜图片；图14（j）为e9经本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；
图14（k）为e10的照片和体视显微镜图片；图14（l）为e10经本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图14（m）为e11的照片和体视显微镜图片；图14（n）为e11经本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图14（o）为e12的照片和体视显微镜图片；图14（p）为e12经本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图14（q）为e13的照片和体视显微镜图片；图14（r）为e13经本发明实施例3所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图15为e5经本发明实施例2所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后的体视显微镜图片；图16为本发明实施例4所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下其中心温度随时间的变化情况及在15 v电压下通电300 s后的红外热成像图；图17为本发明实施例4所制备的胶原基电热复合材料在0-15 v电压下其中心温度随时间的变化情况；图18为0-15 v电压下离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e14（10 μl）在本发明实施例4所制备的胶原基电热复合材料表面的浸润行为；图19为本发明实施例4所制备的胶原基电热复合材料在0-15 v电压下的水接触角；图20（a）为e14的照片和体视显微镜图片；图20（b）为e14经本发明实施例4所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图20（c）为e15的照片和体视显微镜图片；图20（d）为e15经本发明实施例4所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图20（e）为e16的照片和体视显微镜图片；图20（f）为e16经本发明实施例4所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图20（g）为e17的照片和体视显微镜图片；图20（h）为e17经本发明实施例4所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图20（i）为e18的照片和体视显微镜图片；图20（j）为e18经本发明实施例4所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下分离后所得滤液的照片及体视显微镜图片；图21为对照材料-1在15 v电压下其中心温度随时间的变化情况；图22为e1分别经商业聚偏氟乙烯膜和商业聚四氟乙烯膜分离30 min后的照片；
图23为e5经对照材料-2在15 v电压下分离后的体视显微镜图片；图24为e14经对照材料-3在15 v电压下分离后的体视显微镜图片；图25为e15经对照材料-4在15 v电压下分离后的体视显微镜图片；图26为e16经对照材料-5在15 v电压下分离后的体视显微镜图片。
具体实施方式
[0019]
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，且本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
[0020]
有必要在此指出的是，本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所做的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
[0021]
本发明提供一种胶原基电热复合材料的制备方法及其应用，具体实施方案如下。
[0022]
实施例1（1）制备胶原基电热复合材料：将0.1 g碳纳米纤维和1.2 g 聚偏氟乙烯加入100 ml无水乙醇中后超声处理15 min。随后向上述体系中加入4.0 g胶原纤维，在2000 rpm转速下高速剪切共混10 min。将所得混合物转移至直径为8.0 cm的培养皿中，随后于60℃下干燥并经热压后制得胶原基电热复合材料。将两条导电铜箔夹在两块上述所制备的胶原基电热复合材料间，并用导电银浆进行粘接固定。将上述所得材料在聚二甲基硅氧烷庚烷溶液（50 ml，10% wt）中浸渍5.0 min后于60℃干燥，即制备得到接有导电铜箔的胶原基电热复合材料。
[0023]
（2）采用本实施例所制备的胶原基电热复合材料进行电热性能测试：利用直流电源向本实施例所制备的胶原基电热复合材料施加15 v电压。如图1所示，在15 v电压下通电300 s后本实施例所制备的胶原基电热复合材料的中心温度从27oc上升至30oc。
[0024]
实施例2（1）制备胶原基电热复合材料：将0.3 g碳纳米纤维和1.2 g 聚偏氟乙烯加入100 ml无水乙醇中后超声处理15 min。随后向上述体系中加入4.0 g胶原纤维，在2000 rpm转速下高速剪切共混10 min。将所得混合物转移至直径为8.0 cm的培养皿中，随后于60℃下干燥并经热压后制得胶原基电热复合材料。将两条导电铜箔夹在两块上述所制备的胶原基电热复合材料间，并用导电银浆进行粘接固定。将上述所得材料在聚二甲基硅氧烷庚烷溶液（50 ml，10% wt）中浸渍5.0 min后于60℃干燥，即制备得到接有导电铜箔的胶原基电热复合材料。
[0025]
图2为本实施例所制备的接有导电铜箔的胶原基电热复合材料的照片。图3为本实施例所制备的胶原基电热复合材料的扫描电镜图片。由图3可见，该胶原基电热复合材料具有多层级胶原纤维网络结构，同时该多层级胶原纤维网络结构中成功引入了碳纳米纤维。
[0026]
（2）采用本实施例所制备的胶原基电热复合材料进行电热性能测试：利用直流电源向本实施例所制备的胶原基电热复合材料施加15 v电压。如图4所示，本实施例所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下通电300 s后的红外热成像图显示该复合材料的中心区域（虚线标出区域）为亮黄色，该区域中心温度从28oc上升至107oc。图5是本实施例所制备的胶原基电热复合材料在不同施加电压下的电热性能，表明其具有优异的电热转化能力和热
管控能力。
[0027]
（3）粘性乳液的配制：向200 ml橄榄油中加入10 ml去离子水，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为90.4 mpa
·
s的橄榄油包水乳液，记为e1；向200 ml橄榄油中加入20 ml去离子水，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为101.6 mpa
·
s的橄榄油包水乳液，记为e2；向200 ml棉籽油中加入10 ml去离子水，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为117.3 mpa
·
s的棉籽油包水乳液，记为e3；向200 ml棉籽油中加入20 ml去离子水，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为125.1 mpa
·
s的棉籽油包水乳液，记为e4。
[0028]
如图6所示，通过调控施加电压从0 v增加至15 v，橄榄油滴（10 μl）在本实施例所制备的胶原基电热复合材料表面的浸润时间从4.6 s缩短至1.4 s。如图7所示，通过调控施加电压从0 v增加至15 v，粘性乳液e1液滴（10 μl）在本实施例所制备的胶原基电热复合材料表面的浸润时间从11 s缩短至1.8 s。如图8所示，本实施例制备的胶原基电热复合材料在0-15 v施加电压下均具有超疏水性，水接触角高于150o。
[0029]
（4）采用本实施例所制备的胶原基电热复合材料对上述配制的乳液进行分离：将本实施例中所制备的胶原基电热复合材料通过夹具固定在h型分离器之间，使用直流电源向胶原基电热复合材料施加15 v电压，乳液从h型分离器左侧加入，经胶原基电热复合材料分离后从右侧收集滤液并进行分析。本实施例制备的胶原基电热复合材料对（3）中所制备的粘性乳液（e1、e2、e3、e4）均表现出优异的分离性能，4种乳液经分离后均变为澄清透明。原乳液经体视显微镜观察发现大量乳滴，而分离后所得滤液中未发现乳滴（图9）。本实施例制备的胶原基电热复合材料对4种粘性乳液（e1、e2、e3、e4）的分离效率分别为99.95%、99.97%、99.94%和99.97%，相应的分离通量分别为131、123、141和121 l m-2
h-1
。本实施例制备的胶原基电热复合材料对粘性乳液的分离具有分离效率高和通量大的特点。
[0030]
实施例3（1）制备胶原基电热复合材料：将0.3 g碳纳米纤维、1.0 g活性炭和1.2 g 聚偏氟乙烯加入100 ml无水乙醇中后超声处理15 min。随后向上述体系中加入4.0 g胶原纤维，在2000 rpm转速下高速剪切共混10 min。将所得混合物转移至直径为8.0cm的培养皿中，随后于60℃下干燥并经热压后制得胶原基电热复合材料。将两条导电铜箔夹在两块上述所制备的胶原基电热复合材料间，并用导电银浆进行粘接固定。将上述所得材料在聚二甲基硅氧烷庚烷溶液（50 ml，10% wt）中浸渍5.0 min后于60℃干燥，即制备得到接有导电铜箔的胶原基电热复合材料。
[0031]
（2）采用本实施例所制备的胶原基电热复合材料进行电热性能测试：利用直流电源向本实施例所制备的胶原基电热复合材料施加15 v电压。图10是本实施例所制备的胶原基电热复合材料在15 v电压下通电300 s后的红外热成像图，由图10可见该复合材料的中心区域（虚线标出区域）为亮黄色，该区域中心温度从28oc上升至136oc。图11是本实施例所制备的胶原基电热复合材料在不同施加电压下的电热性能，表明其具有优异的电热转化能力和热管控能力。
[0032]
（3）非离子型表面活性剂稳定的粘性乳液的配制：向175 ml橄榄油中加入25 ml含有0.2 gspan80的去离子水溶液，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为77.8 mpa
·
s的span80稳定的橄榄油包水乳液，记为e5；向400 ml橄榄油中加入5 ml含有0.2 g span80的去离子水溶液，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为55.4mpa
·
s的span80稳定的橄榄
油包水乳液，记为e6；向200 ml含有0.1 g tween80的棉籽油中加入5 ml含有0.1 g span 80的去离子水溶液，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为133.2mpa
·
s的span80/tween80稳定的棉籽油包水乳液，记为e7；向175 ml橄榄油中加入25 ml含有0.2 g tween80的去离子水溶液，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，粘度为121.1 mpa
·
s的tween80稳定的橄榄油包水乳液，记为e8；向175 ml含有0.1 g tween80的橄榄油中加入25 ml含有0.1 g span80的去离子水溶液，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为123.7 mpa
·
s的span80/tween80稳定的橄榄油包水乳液，记为e9；向400 ml橄榄油中加入5 ml含有0.2 g tween80的去离子水溶液，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为64.8mpa
·
s的tween80稳定的橄榄油包水乳液，记为e10；向400 ml含有0.1 g tween80的橄榄油中加入5 ml含有0.1 g span80的去离子水溶液，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为71.2mpa
·
s的span80/tween80稳定的橄榄油包水乳液，记为e11；向200 ml棉籽油中加入5 ml含有0.2 g span 80的去离子水溶液，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为103.6 mpa
·
s的span80稳定的棉籽油包水乳液，记为e12；向200 ml橄榄油中加入5 ml含有0.2 g tween80的去离子水溶液，在2000 rpm转速下搅拌1.0 h，制得粘度为113.0mpa
·
s的tween80稳定的棉籽油包水乳液，记为e13。
[0033]
如图12所示，通过调控施加电压从0 v增加至15 v时，粘性乳液e5液滴（10 μl）在本实施例所制备的胶原基电热复合材料表面的浸润时间从9 s缩短至1.3 s。如图13所示，本实施例制备的胶原基电热复合材料在0-15 v施加电压下均具有超疏水性，水接触角高于150o。
[0034]
（4）采用本实施例所制备的胶原基电热复合材料对上述配制的乳液进行分离：将本实施例中所制备的胶原基电热复合材料通过夹具固定在h型分离器之间，使用直流电源向胶原基电热复合材料施加15 v电压，乳液从h型分离器左侧加入，经胶原基电热复合材料分离后从右侧收集滤液并进行分析。本实施例制备的胶原基电热复合材料对（3）中所制备的粘性乳液（e5、e6、e7、e8、e9、e10、e11、e12和e13）均表现出优异的分离性能，9种乳液经分离后均变为澄清透明。原乳液经体视显微镜观察发现大量乳滴，而分离后所得滤液中未发现乳滴（图14）。本实施例制备的胶原基电热复合材料对9种粘性乳液（e5、e6、e7、e8、e9、e10、e11、e12、e13）的分离效率分别为99.94%、99.95%、99.96%、99.94%、99.95%、99.96%、99.95%、99.92%和99.95%，相应的分离通量分别为159、259、113、109、103、149、129、235和131 l m-2
h-1
。本实施例制备的胶原基电热复合材料对非离子型表面活性剂稳定的粘性乳液实现了高效分离。
[0035]
作为对照，采用实施例2中所制备的胶原基电热复合材料对本施例中的非离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e5进行分离：将实施例2中所制备的胶原基电热复合材料通过夹具固定在h型分离器之间，使用直流电源施加15 v电压，乳液从h型分离器左侧加入，经实施例2中所制备的胶原基电热复合材料分离后从分离器右侧收集滤液并进行分析。如图15所示，经体视显微镜观察，滤液中分散乳滴未完全消失，表明实施例2中所制备的胶原基电热复合材料未能对非离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e5进行高效分离。
[0036]
实施例4（1）制备胶原基电热复合材料：将0.3 g碳纳米纤维、0.05 g氨基化碳纳米管、0.05 g羧基化碳纳米管和1.2 g 聚偏氟乙烯加入100 ml无水乙醇中后超声处理15 min。随后向
min。随后向上述体系中加入4.0 g胶原纤维，在2000 rpm转速下高速剪切共混10 min。将所得混合物转移至直径为8.0 cm的培养皿中，随后于60℃下干燥并经热压后制得胶原基复合材料。将两条导电铜箔夹在两块上述所制备的胶原基复合材料间，并用导电银浆进行粘接固定。将上述所得材料在聚二甲基硅氧烷庚烷溶液（50 ml，10% wt）中浸渍5.0 min后于60℃干燥，即制备得到接有导电铜箔的对照材料-1。
[0042]
（2）采用本对比例所制备的对照材料-1进行电热性能测试：利用直流电源向本对比例所制备的对照材料-1施加15 v电压，如图21所示，通电300 s后，对照材料-1中心温度无明显变化，表明本对比例所制备的对照材料-1不具备电热转换能力。
[0043]
（3）采用本对比例所制备的对照材料-1对实施例2中乳液e1进行分离：将本对比例所制备的对照材料-1通过夹具固定在h型分离器之间，使用直流电源施加15 v电压，乳液从h型分离器左侧加入，经对照材料-1分离后从右侧收集滤液并进行分析。实验结果表明本对比例所制备的对照材料-1对e1的分离效率为99.92%，相应的分离通量为42 l m-2
h-1
。
[0044]
对比例2采用商业聚偏氟乙烯膜和商业聚四氟乙烯膜对实施例2中乳液e1进行分离：分别将商业聚偏氟乙烯（pvdf）膜和商业聚四氟乙烯（ptfe）膜通过夹具固定在h型分离器之间，乳液从h型分离器左侧加入，如图22所示，30 min后，未在分离器右侧收集到经商业pvdf膜和商业ptfe膜分离后的滤液，表明商业pvdf膜和商业ptfe膜不能分离粘性乳液e1。
[0045]
对比例3（1）制备对照材料-2：将0.3 g碳纳米纤维、0.75 g活性炭和1.2 g 聚偏氟乙烯加入100 ml无水乙醇中后超声处理15 min。随后向上述体系中加入4.0 g胶原纤维，在2000 rpm转速下高速剪切共混10 min。将所得混合物转移至直径为8.0 cm的培养皿中，随后于60℃下干燥并经热压后制得胶原基电热复合材料。将两条导电铜箔夹在两块上述所制备的胶原基电热复合材料间，并用导电银浆进行粘接固定。将上述所得材料在聚二甲基硅氧烷庚烷溶液（50 ml，10% wt）中浸渍5.0 min后于60℃干燥，即制备得到接有导电铜箔的对照材料-2。
[0046]
（2）采用本对比例所制备的对照材料-2对实施例3中非离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e5进行分离：将本对比例所制备的对照材料-2通过夹具固定在h型分离器之间，使用直流电源向对照材料-2施加15 v电压，乳液从h型分离器左侧加入，经对照材料-2分离后从右侧收集滤液并进行分析。如图23所示，经体视显微镜观察，滤液中分散乳滴未完全消失，表明对照材料-2未能对非离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e5实现高效分离。
[0047]
对比例4（1）制备对照材料-3：将0.3 g碳纳米纤维、0.04 g氨基化碳纳米管、0.04 g羧基化碳纳米管和1.2 g 聚偏氟乙烯加入100 ml无水乙醇中后超声处理15 min。随后向上述体系中加入4.0 g胶原纤维，在2000 rpm转速下高速剪切共混10 min。将所得混合物转移至直径为8.0cm的培养皿中，随后于60oc下干燥并经热压后制得胶原基电热复合材料。将两条导电铜箔夹在两块上述所制备的胶原基电热复合材料间，并用导电银浆进行粘接固定。将上述所得材料在聚二甲基硅氧烷庚烷溶液（50 ml，10% wt）中浸渍5.0 min后于60℃干燥，即制备得到接有导电铜箔的对照材料-3。
[0048]
（2）采用本对比例所制备的对照材料-3对实施例4中离子型表面活性剂稳定的粘
性乳液e14进行分离：将本对比例所制备的对照材料-3通过夹具固定在h型分离器之间，使用直流电源向对照材料-3施加15 v电压，乳液从h型分离器左侧加入，经对照材料-3分离后从右侧收集滤液并进行分析。如图24所示，经体视显微镜观察，滤液中分散乳滴未完全消失，表明对照材料-3未能对离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e14实现高效分离。
[0049]
对比例5（1）制备对照材料-4：将0.3 g碳纳米纤维、0.05 g氨基化碳纳米管和1.2 g 聚偏氟乙烯加入100 ml无水乙醇中后超声处理15 min。随后向上述体系中加入4.0 g胶原纤维，在2000 rpm转速下高速剪切共混10 min。将所得混合物转移至直径为8.0 cm的培养皿中，随后于60℃下干燥并经热压后制得胶原基电热复合材料。将两条导电铜箔夹在两块上述所制备的胶原基电热复合材料间，并用导电银浆进行粘接固定。将上述所得材料在聚二甲基硅氧烷庚烷溶液（50 ml，10% wt）中浸渍5.0 min后于60℃干燥，即制备得到接有导电铜箔的对照材料-4。
[0050]
（2）采用本对比例所制备的对照材料-4对实施例4中阴离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e15进行分离：将本对比例所制备的对照材料-4通过夹具固定在h型分离器之间，使用直流电源向对照材料-4施加15 v电压，乳液从h型分离器左侧加入，经对照材料-4分离后从右侧收集滤液并进行分析。如图25所示，经体视显微镜观察，滤液中分散乳滴未完全消失，表明对照材料-4未能对阴离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e15实现高效分离。
[0051]
对比例6（1）制备对照材料-5：将0.3 g碳纳米纤维、0.05 g羧基化碳纳米管和1.2 g 聚偏氟乙烯加入100 ml无水乙醇中后超声处理15 min。随后向上述体系中加入4.0 g胶原纤维，在2000 rpm转速下高速剪切共混10 min。将所得混合物转移至直径为8.0 cm的培养皿中，随后于60oc下干燥并经热压后制得胶原基电热复合材料。将两条导电铜箔夹在两块上述所制备的胶原基电热复合材料间，并用导电银浆进行粘接固定。将上述所得材料在聚二甲基硅氧烷庚烷溶液（50 ml，10% wt）中浸渍5.0 min后于60oc干燥，即制备得到接有导电铜箔的对照材料-5。
[0052]
（2）采用本对比例所制备的对照材料-5对实施例4中阳离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e16进行分离：将本对比例所制备的对照材料-5通过夹具固定在h型分离器之间，使用直流电源向对照材料-5施加15 v电压，乳液从h型分离器左侧加入，经对照材料-5分离后从右侧收集滤液并进行分析。如图26所示，经体视显微镜观察，滤液中分散乳滴未完全消失，表明对照材料-5未能对阳离子型表面活性剂稳定的粘性乳液e16实现高效分离。
[0053]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种胶原基电热复合材料，其特征在于，由胶原纤维和碳材料构建的具有焦耳加热三维网络结构和多层级纤维网络传输结构的电热复合材料。2.如权利要求1所述的胶原基电热复合材料，其特征在于，所述碳材料为碳纳米纤维、活性炭、羧基化多壁碳纳米管和氨基化多壁碳纳米管中任一种或多种。3.一种制备如权利要求1或2所述的胶原基电热复合材料的方法，其特征在于，包含以下步骤：以热塑性高分子作为粘接剂，将胶原纤维和碳材料经高速剪切共混干燥后热压处理。4.如权利要求1或2所述的胶原基电热复合材料在热管控中的应用。5.如权利要求1或2所述的胶原基电热复合材料在粘性乳液分离中的应用。

技术总结
本发明公开了一种胶原基电热复合材料及其制备方法和应用。以胶原纤维为基材，通过引入碳材料作为焦耳加热和破乳位点，构建了具有焦耳加热三维网络结构和多层级纤维网络传输结构的一种胶原基电热复合材料，该类材料具有优异的焦耳热效应和乳液分离性能，可实现热管控以及对粘性乳液的高效分离。控以及对粘性乳液的高效分离。控以及对粘性乳液的高效分离。


技术研发人员：黄鑫 曹怡然 肖涵中 石碧
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/20