硅极板限量限域法制备水分子链网络及室温与近室温水纳米线

本发明涉及水分子链网络与水纳米线的制备方法，尤其是硅极板限量限域法制备水分子链网络及室温与近室温水纳米线。

背景技术：

1、水分子能够一个一个连接起来形成单分子链并独立存在吗？单分子链能够再“胖”点形成水纳米线吗？水是否存在这种新的物态结构呢？

2、苗中正课题组在带电溶液的理论研究、模拟计算、制备方法、仪器设计、实验验证、应用拓展过程中，基于上千个模型案例的结果分析，找到了开启水物态新世界大门的钥匙，令人炫目的神奇的水结构层出不穷，相应的电学、光学、热学、力学、声学、化学规律将会随着新结构的出现不断涌现并得到总结。水纳米线概念的提出与可控制备可视为新型分子量子材料及原子级制造的一个典型案例。

技术实现思路

1、本发明提供硅极板限量限域法制备水分子链网络及室温与近室温水纳米线。

2、本发明基于以下基本原理：

3、(1)限域：水分子与基底具备相互作用，金属与非金属材质的电学性能、亲疏水性、基底的形状、基底间的距离会影响到水的集聚体的结构，本发明利用平行的硅材质极板为水分子提供基底与1nm-100nm的限域空间，利用空心圆桶结构提供1nm-200nm的限域空间，利用空心球体结构提供1nm-500nm的限域空间。

4、(2)限量：在固定空间内水分子的数量会影响体系的压力等物理参数，同时水分子自身也是集聚体的搭建元素，本发明研究对象设置为低于自然状态时水的密度。

5、(3)控温：温度是水相变、聚集分散的关键因素之一，升高温度能为集聚体提供改变状态的能量，降低温度有助于集聚体结构趋向于稳定或者转变成更加稳定的结构，本发明中快速淬火可取得与温度缓慢变化不同的集聚体结构。

6、(4)极性：水分子是极性分子，氧原子带有负电荷，氢原子带有正电荷，水分子之间能够形成氢键，水分子的结构和相互作用力是本发明方法产生新物态的内在因素。

7、本发明采用如下技术方案：

8、硅极板限量限域法制备水分子链网络及室温与近室温水纳米线，包括如下步骤：

9、(1)配置平行硅极板为水分子提供基底与1nm-100nm的限域空间，配置空心圆桶结构提供1nm-200nm的限域空间，或者配置空心球体结构提供1nm-500nm的限域空间，在常温常压下将平行极板、空心圆桶或者空心球体内部填充满液态水；

10、(2)将平行极板、空心圆桶或者空心球体周边密封，留有一端设置防水透气膜，置于可抽真空的仪器中，将温度升至400k，水分子相变由液态向气态转变，抽真空至限域空间内水的密度为0.1-0.2g/cm3，或者将平行极板、空心圆桶或者空心球体填满真空仪器，无需周边密封，无需防水透气膜，将真空仪器作为其共有密封罩，将温度升至400k，水分子相变由液态向气态转变，抽真空至限域空间内水的密度为0.1-0.2g/cm3；

11、(3)将周边密封且设置防水透气膜平行极板、空心圆桶或者空心球体完全密封，或者将装有无需周边密封，无需防水透气膜的平行极板、空心圆桶或者空心球体所在的真空仪器完全密封，快速淬火降温至1-200k，限域空间内形成水分子链网络；

12、(4)将周边密封且设置防水透气膜平行极板、空心圆桶或者空心球体完全密封，或者将装有无需周边密封，无需防水透气膜的平行极板、空心圆桶或者空心球体所在的真空仪器完全密封，快速淬火降温至250-350k，限域空间内形成室温与近室温水纳米线。

13、步骤(1)中的平行极板、空心圆桶、空心球体可以是单个也可以是多个，可由精密机械加工制备或者自然界存在的结构代替。

14、步骤(2)中的防水透气膜是高分子防水材料，俗称“呼吸纸”，气体分子可通过，液体分子不可通过，常见材料为聚四氟乙烯，工作温度在500k以上。

15、步骤(3)中的完全密封可以采用填料密封、胀圈密封、机械密封、磁流体密封，完全密封的平行极板、空心圆桶或者空心球体在1-200k条件下取出进行观察、检测、应用，聚集体结构保持不变，水分子链网络属于新的物态。

16、步骤(4)中的室温与近室温水纳米线结构直径为

17、本发明具有如下优势：

18、(1)本发明所述方法可制备水分子链网络及室温与近室温水纳米线，获得新物态，在限量限域特定温度下稳定存在。

19、(2)本发明所述方法可以通过温度进行调节形成多种传统方法无法制备的结构，突破传统认知框架。

20、(3)本发明所述方法引入水分子链网络及室温与近室温水纳米线概念，可视为新型分子量子材料及原子级制造的一个典型案例，此新物态及后续研究可以影响诸多领域。

21、(4)本发明所述方法原理分明，步骤简洁、高效可靠，淬火降温后结构更加趋于稳定，有利于取出后对进行观察与应用。

技术特征：

1.硅极板限量限域法制备水分子链网络及室温与近室温水纳米线，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的平行极板、空心圆桶、空心球体可以是单个也可以是多个，可由精密机械加工制备或者自然界存在的结构代替。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的防水透气膜是高分子防水材料，俗称“呼吸纸”，气体分子可通过，液体分子不可通过，常见材料为聚四氟乙烯，工作温度在500k以上。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的完全密封可以采用填料密封、胀圈密封、机械密封、磁流体密封，完全密封的平行极板、空心圆桶或者空心球体在1-200k条件下取出进行观察、检测、应用，聚集体结构保持不变，水分子链网络属于新的物态。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的室温与近室温水纳米线结构直径为

技术总结本发明所述方法提供硅极板限量限域法制备水分子链网络及室温与近室温水纳米线，在常温常压下将硅材质的平行极板、空心圆桶或者空心球体内部填充满液态水，将温度升至400K，水分子相变由液态向气态转变，抽真空至限域空间内水的密度为符合要求的密度，快速淬火降温获得水分子链网络及室温与近室温水纳米线，在限量限域特定温度下稳定存在。本发明所述方法原理分明，步骤简洁，淬火降温后结构更加趋于稳定，有利于取出后对进行观察与应用。技术研发人员：苗中正受保护的技术使用者：盐城师范学院技术研发日：技术公布日：2024/11/18