本实用新型属于仿生材料制备装置领域，具体涉及一种仿生结构层状框架制备装置。
背景技术：
天然生物结构材料的优越性已经为我们所了解。考虑到迄今为止结构材料学的重大进步都是通过发展和使用新的化合物，或是将材料简单、随机的混合，而非优化材料的微、纳结构，因此通过学习和模拟生物结构材料的方法制备人工结构材料将成为未来结构材料科学的突破点。
多数生物结构材料都是有机和无机成分的有序复合体。人们已投入大量精力在合成人工生物矿物结构材料领域，例如仿造贝壳珍珠层这种具有比较简单的层状结构的、已经被我们认识超过百年的材料，这个工作仍极具挑战性，主要是因为这些生物结构材料的结构实际上是多级的纳米、微米和宏观尺度有序结构。因此，尽管珍珠层的结构较之骨骼和牙齿已经较为简单了，它也不是一个触手可及的仿生对象。现有仿珍珠层结构材料的制备方案可以归为两大类，即：自下而上的方法，例如将已经合成好的基元组装起来，或通过层层交替叠加法组装；自下而上的方法，例如冰模板处理灰浆后煅烧，或在预制的材料(通常是薄膜)上矿化。虽然通过这些方法合成的人工材料在某些方面较为接近天然贝壳，但却并没有提供一个较易实现而有效的方法来制备人工珍珠层或者其他仿生矿物结构材料，例如其多级的结构、有机-无机复合的程度，尤其是材料的厚度。考虑到上述工作中，自下而上的方法通常效率不够，而自上而下则较难控制纳米级结构，因此，现有技术中一般采用“分步走”的方法，即首先自上而下构建微米级有序的框架结构，再自下而上在其内部生长矿物。特别是采用“分步法”进行合成仿珍珠层结构材料具有优异的效果，但是现有的制备框架结构的装置组装不方便，一般液体的容纳腔密封效果不好，并且对于溶液温度的控制不方便。
技术实现要素：
本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种仿生结构层状框架制备装置，包括：
用于促进高分子溶液中冰晶生成的冷却单元，其为一容纳液氮的长方形钢板腔体；所述长方形钢板腔体的一面具有延伸部；所述长方形钢板腔体上设置有液氮入口和排气孔；所述排气孔上设置有电子阀门；
高分子溶液容纳腔，其由所述长方形钢板腔体的顶面、长方形钢板腔体的延伸部、与延伸部垂直且相互平行的两块PDMS模具和与延伸部平行的塑料板密封连接组成；
用于保持高分子溶液温度恒定的控温装置，其设置在所述塑料板上；
用于控制长方形钢板腔体内压力的控压装置，其包括设置在长方形钢板腔体内部的压力传感器和外部的控制器；所述控制器分别与压力传感器、控温装置和排气孔上的电子阀门连接。
优选的是，所述长方形钢板腔体采用不锈钢板，其厚度均为5mm。
优选的是，所述PDMS模具的厚度为5～10mm。
优选的是，所述塑料板为PETG塑料板，其厚度为5-15mm。
优选的是，所述控温装置包括设置在塑料板内壁上的制冷器和温度传感器。
优选的是，所述液氮入口采用阀门式开关。
优选的是，所述长方形钢板腔体采用不锈钢钢板一体成型。
本实用新型至少包括以下有益效果：采用长方形钢板腔体作为液氮的容纳腔，可以在长方形钢板腔体的顶面、长方形钢板腔体的延伸部两个方向上形成温度梯度，从而在高分子溶液中形成冰晶，可以解决双向冷冻法传热不均匀的问题，并且克服了现有技术中需要将框架制备插入液氮中存在的不安全因素，同时采用密封的高分子溶液容纳腔，使高分子溶液不易泄露，并且在高分子溶液容纳腔的塑料板上设置控温装置，可以精确的控制制备框架结构前高分子溶液的温度。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本实用新型仿生结构层状框架制备装置的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1示出了本实用新型的一种仿生结构层状框架制备装置，包括：用于促进高分子溶液中冰晶生成的冷却单元，其为一容纳液氮的长方形钢板腔体1；所述长方形钢板腔体1的一面具有延伸部2；所述长方形钢板腔体1上设置有液氮入口3和排气孔4；所述排气孔4上设置有电子阀门(未示出)；
高分子溶液容纳腔5，其由所述长方形钢板腔体的顶面6、长方形钢板腔体的延伸部2、与延伸部垂直且相互平行的两块PDMS模具7和与延伸部2平行的塑料板8密封连接组成；其中，所述PDMS具有良好的疏水性能且能够耐低温和良好的生物相容性；用于保持高分子溶液温度恒定的控温装置9，其设置在所述塑料板8上；用于控制长方形钢板腔体内压力的控压装置，其包括设置在长方形钢板腔体内部的压力传感器(未示出)和外部的控制器10；所述控制器10分别与压力传感器、控温装置9和排气孔4上的电子阀门连接。
在这种技术方案中，将高分子溶液(例如：壳聚糖溶液)倒入高分子溶液容纳腔5中，然后通过控制器10(计算机)控制控温装置9使壳聚糖溶液的温度保持在零度(须保证不结冰)，然后通过液氮入口3将液氮注入长方形钢板腔体1中，(此时停止控温装置对壳聚糖溶液温度的控制)，此时沿着延伸部2向上方向存在一个温度梯度，由此，冰晶会沿着竖直方向生长；类似的，由于冷源(液氮)接触长方形钢板腔体1的顶面钢板，在水平方向也存在一个温度梯度，冰会沿着水平方向行走，因此冰晶沿着不同方向生长后形成很多平面晶体，将溶质即壳聚糖也分隔成很多层，冷冻干燥后形成仿生层状框架。其中压力传感器检测长方形钢板腔体内的压力，将检测到的压力信号传送至控制器，控制器内的的计算机将实测的压力信号与设定压力信号进行比较，当压力达到预设压力值时，控制器控制排气孔4上的电子阀门打开进行排气。
在上述技术方案中，所述长方形钢板腔体采用不锈钢板，其厚度均为5mm，采用不锈钢板，温度传递快且均匀。
在上述技术方案中，所述PDMS模具的厚度为5～10mm；所述PDMS具有良好的疏水性能且能够耐低温和良好的生物相容性。
在上述技术方案中，所述塑料板为PETG塑料板，其厚度为5-15mm，采用PETG的材料，其具有良好的透光性和强度，而且具有良好的生物性能，不会与实验溶液发生反应。
在上述技术方案中，所述控温装置9包括设置在塑料板内壁上的制冷器(未示出)和温度传感器(未示出)，其中，制冷器和温度传感器分别与控制器10连接，温度传感器检测壳聚糖溶液容纳腔5内壳聚糖溶液的温度，将检测到的温度信号传送至控制器，控制器内的的计算机将实测的温度信号与设定温度信号(0℃)进行比较，当温度高于或低于预设温度值时，控制器控制制冷器进行降温或停止降温。
在上述技术方案中，所述液氮入口3采用阀门式开关，采用阀门式开关方便液氮的注入，并且可以防止液氮泄露。
在上述技术方案中，所述长方形钢板腔体1采用不锈钢钢板一体成型，采用一体成型，能够保证温度传递的均匀，并且密封性更优，能够防止液氮泄露。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的仿生结构层状框架制备装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。