一種納米復(fù)合材料的制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備裝置，特別涉及到一種納米復(fù)合材料的制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]納米復(fù)合材料是以樹脂、橡膠、陶瓷和金屬等基體為連續(xù)相，以納米尺寸的金屬、半導(dǎo)體、剛性粒子和其他無機(jī)粒子、纖維、納米碳管等改性劑為分散相，通過適當(dāng)?shù)闹苽浞椒▽⒏男詣┚鶆蛐缘胤稚⒂诨w材料中，形成含有納米尺寸材料的復(fù)合體系，這一體系材料稱之為納米復(fù)合材料。
[0003]納米材料通常又被稱為超細(xì)粉末或者是超細(xì)微粒，是處在宏觀物體和原子處交界的過渡區(qū)域的一種物質(zhì)形態(tài)，它的結(jié)構(gòu)具有獨特性，即不同于單個的原子，又不同于體塊材料。這種特殊的結(jié)構(gòu)使它具有量子尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)、表面效應(yīng)等特點，有著一系列新的化學(xué)和物理特性，尤其是在光、電、催化等方面具有十分重要的應(yīng)用價值。
[0004]納米粉體的粒度細(xì)微，比表面積大、表面能高、表面原子數(shù)增多及原子配位不足等，使得這些表面原子有很高的活性，極不穩(wěn)定，很容易團(tuán)聚形成帶有若干連接界面的尺寸較大的團(tuán)聚體。這樣的團(tuán)聚現(xiàn)象是由其表面特性所決定的。當(dāng)物質(zhì)粒度達(dá)到納米級別時，其表面原子所占比例隨粒徑減小而迅速增加，而表面原子與處于晶體內(nèi)部的原子所受力場有很大的不同:內(nèi)部原子受力對稱、價鍵飽和；而外部原子則相反。這些細(xì)微顆粒的團(tuán)聚過程其實就是粒子間結(jié)合力的不斷形成，體系總能量不斷降低的過程。在納米技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的同時，納米顆粒的團(tuán)聚分散問題已嚴(yán)重阻礙了納米材料的廣泛應(yīng)用，成為一個非常棘手的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種納米復(fù)合材料的制備裝置，該裝置由氣化裝置、氣相室、氣體運(yùn)行管路、扇形噴嘴、納米材料輸送裝置、精細(xì)霧化噴嘴、運(yùn)行通道、球閥、復(fù)合反應(yīng)裝置、反應(yīng)腔室、接收回收裝置、主接收器和凝華發(fā)生器組成。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:使用時，納米材料經(jīng)由納米材料輸送裝置在扇形噴嘴噴出的氣流帶動下，沿著運(yùn)行通道自上而下運(yùn)行，扇形噴嘴對稱分布，噴出氣流作用于整個運(yùn)行通道。
[0007]作為基體材料的固相或液相可凝華工質(zhì)經(jīng)氣化裝置變成蒸氣，氣相室中蒸氣經(jīng)氣體運(yùn)行管路進(jìn)入反應(yīng)腔室。氣體運(yùn)行管路一端連接氣相室，另一端配有精細(xì)霧化噴嘴，且配有控制固相或液相可凝華工質(zhì)流量與流速的球閥。氣體運(yùn)行管路連接精細(xì)霧化噴嘴的一側(cè)與水平面成一定夾角，對稱分布。在反應(yīng)腔室中納米材料與固相或液相可凝華工質(zhì)混合，經(jīng)復(fù)合反應(yīng)后進(jìn)入接收回收裝置的主接收器。
[0008]主接收器與凝華發(fā)生器直接接觸，保持較大接觸面積。通過控制凝華發(fā)生器使主接收器維持在混合工質(zhì)凝華所需的溫度區(qū)間，復(fù)合材料在低溫下急速凍結(jié)，凝華為固體狀態(tài)。通過控制納米材料的濃度與輸送速度，可達(dá)到定量制備納米復(fù)合材料的目的。
[0009]本發(fā)明的有益效果是，克服了液相狀態(tài)混合制備納米復(fù)合材料時，攪拌過程造成納米材料二次團(tuán)聚的缺點，不需要加入造成納米材料污染的表面活性劑或分散劑。同時設(shè)備簡單，使用及維護(hù)成本低廉，安全可靠。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明一種納米復(fù)合材料的制備裝置總圖。
[0011]圖1:1.接收回收裝置，2.氣化裝置，3.納米材料輸送裝置，4.復(fù)合反應(yīng)裝置，5.氣相室，6.球閥，7.扇形噴嘴，8.運(yùn)行通道，9.氣體運(yùn)行管路，10.精細(xì)霧化噴嘴，11.反應(yīng)腔室，12.主接收器，13.凝華發(fā)生器
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明具體的實施方法:
[0013]如圖1所示，納米復(fù)合材料制備裝置主要由接收回收裝置(I)、氣化裝置(2)、納米材料輸送裝置(3)、復(fù)合反應(yīng)裝置(4)、氣相室(5)、球閥￠)、扇形噴嘴(7)、運(yùn)行通道(8)、氣體運(yùn)行管路(9)、精細(xì)霧化噴嘴(10)、反應(yīng)腔室(11)、主接收器(12)和凝華發(fā)生器(13)組成。使用時，納米材料由納米材料輸送裝置(3)在扇形噴嘴(7)噴出的氣流帶動下，沿著運(yùn)行通道(8)自上而下運(yùn)行，同時固相或液相可凝華工質(zhì)經(jīng)氣化裝置(2)作用變成蒸氣，氣相室(5)中蒸氣經(jīng)氣體運(yùn)行管路(9)進(jìn)入反應(yīng)腔室(11)與納米材料的混合，經(jīng)復(fù)合反應(yīng)后進(jìn)入接收回收裝置(I)的主接收器(12)。凝華發(fā)生器(13)工作，使主接收器(12)維持在固相或液相可凝華工質(zhì)所需的溫度區(qū)間，納米復(fù)合材料在低溫下急速凍結(jié)，凝華為固體狀態(tài)。通過控制納米材料的濃度與輸送速度，可達(dá)到定量制備納米復(fù)合材料的目的。
【主權(quán)項】
1.一種納米復(fù)合材料制備裝置，由接收回收裝置(I)、氣化裝置(2)、納米材料輸送裝置(3)、復(fù)合反應(yīng)裝置(4)、氣相室(5)、球閥￠)、扇形噴嘴(7)、運(yùn)行通道(8)、氣體運(yùn)行管路(9)、精細(xì)霧化噴嘴(10)、反應(yīng)腔室(11)、主接收器(12)和凝華發(fā)生器(13)組成。其特征在于，扇形噴嘴(7)氣流引導(dǎo)納米材料自上而下運(yùn)行，精細(xì)霧化噴嘴(10)以4至8個對稱排布，作為基體材料的固相或液相可凝華工質(zhì)由精細(xì)霧化噴嘴(10)噴出，以45°角與納米材料在反應(yīng)腔室(11)內(nèi)混合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米復(fù)合材料制備裝置，其特征在于:通過控制扇形噴嘴(7)的大小和同時工作的扇形噴嘴(7)數(shù)量，配合納米材料的濃度控制，實現(xiàn)對分散的納米材料的流量控制目的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米復(fù)合材料制備裝置，其特征在于:通過控制氣體運(yùn)行管路(9)上球閥￠)的開口大小，與精細(xì)霧化噴嘴(10)配合使用，達(dá)到對固相或液相可凝華工質(zhì)流量精細(xì)控制的目的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米復(fù)合材料制備裝置，其特征在于:主接收器(12)和凝華發(fā)生器(13)直接接觸，主接收器(12)溫度在固相或液相可凝華工質(zhì)的凝華溫度之下。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米復(fù)合材料的制備裝置。由氣化裝置、氣相室、氣體運(yùn)行管路、扇形噴嘴、納米材料輸送裝置、精細(xì)霧化噴嘴、運(yùn)行通道、球閥、復(fù)合反應(yīng)裝置、反應(yīng)腔室、接收回收裝置、主接收器和凝華發(fā)生器組成。納米材料沿著運(yùn)行通道自上而下運(yùn)行，固相或液相可凝華工質(zhì)經(jīng)氣化裝置變成蒸氣，進(jìn)入反應(yīng)腔室與納米材料混合，經(jīng)復(fù)合反應(yīng)后進(jìn)入主接收器。納米復(fù)合材料在低溫下急速凍結(jié)，凝華為固體狀態(tài)的納米復(fù)合材料。本發(fā)明克服了液相狀態(tài)混合制備納米復(fù)合材料時，攪拌過程造成納米材料二次團(tuán)聚的缺點，不需要加入造成納米材料污染的表面活性劑或分散劑。同時設(shè)備簡單，使用及維護(hù)成本低廉，安全可靠。
【IPC分類】B01J19/26
【公開號】CN105032330
【申請?zhí)枴緾N201510240348
【發(fā)明人】何燕, 李少龍, 常強(qiáng), 姚明坤, 蘇玉斌, 朱圣坤
【申請人】青島科技大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年5月12日