同济大学田少宸获国家专利权
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龙图腾网获悉同济大学申请的专利一种PNIPAM水凝胶热响应液相水渗流速度计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121460025B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202512000236.6,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权一种PNIPAM水凝胶热响应液相水渗流速度计算方法是由田少宸;苏醒;石邢;何志伟;黄奕翔;刘鹤群设计研发完成,并于2025-12-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种PNIPAM水凝胶热响应液相水渗流速度计算方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种PNIPAM水凝胶热响应液相水渗流速度计算方法,该方法首先根据NIPAM单体与MBA交联剂的配比计算聚合度N,对水凝胶分子链结构参数进行量化;随后依据水凝胶在不同温度下的溶胀—收缩行为,构建热响应特征压力函数用于表征液相渗流驱动力;并结合渗流通道长度、有效孔径及水动力特性,建立渗流速度计算模型,实现液相水在水凝胶内部的动态渗流速度求解。本发明方法能够准确反映聚N‑异丙基丙烯酰胺水凝胶在温度触发下的结构变化及其内部液相传输规律,显著提升热响应水凝胶渗流行为的定量化分析能力,可为水凝胶材料的传质预测、温控释放设计、热响应性能优化及相关多场耦合仿真提供可靠的理论依据和计算工具。
本发明授权一种PNIPAM水凝胶热响应液相水渗流速度计算方法在权利要求书中公布了:1.一种PNIPAM水凝胶热响应液相水渗流速度计算方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤S1:计算聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的聚合度N 根据N-异丙基丙烯酰胺单体与N,N′-亚甲基双丙烯酰胺交联剂的质量配比,计算聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶单条分子链的聚合度N,用于量化分子链结构参数; 所述步骤S1中,计算所述聚合度N采用如下公式: ; 式中:N——聚N-异丙基丙烯酰胺的聚合度; ——NIPAM单体添加量,g; ——MBA添加量,g; 步骤S2:计算液相水渗流驱动力 基于聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶在温度升高至临界温度以上时的热响应行为,采用热响应特征压力函数计算液相水渗流驱动力; 所述步骤S2中,采用聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶产生临界体积相转变后的热响应特征压力函数计算液相水渗流驱动力,即热响应作用引起的额外特征压力,采用如下公式: ; 式中:——热响应作用引起的额外特征压力,Pa; w——所计算状态下聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的含水率,gg; ——转化系数,对多孔介质固液之间相互作用取值为1.57; 步骤S3:表征渗透率与迂曲度 利用压汞法及X射线计算机断层扫描技术获取冻干后水凝胶多孔结构,测定对应含水率下的渗透率κ和迂曲度τ; 步骤S4:计算液相水渗流速度 根据渗透率κ、迂曲度τ、热响应特征压力及水凝胶中相转变区域长度,计算已发生体积相转变区域与未发生体积相转变区域的液相水渗流速度; 步骤S5:确定计算时间间隔Δt 设定用于渗流模拟计算的时间步长Δt,以用于含水率的动态更新; 步骤S6:计算目标时刻下聚N-异丙基丙烯酰胺的含水率 根据脱湿过程中含水率随时间变化的状态方程,计算各时刻含水率; 所述步骤S6中,考虑含水率动态变化修正渗流速度采用如下公式: ; 式中:——t时刻下的含水率,gg; ——计算时间间隔,s; B、C——聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的宽度和厚度,m; d——已发生体积相转变区域长度,m。
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