[发明专利]一种纳米粉体及其分散液分级制备装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及纳米粉体及其分散液的分级制备设备。 

二、背景技术

纳米科技是21世纪最富有活力、最富有挑战的新科技。在纳米尺度范围内的物质具备很多宏观物质所不具备的新特性。在纳米尺度空间认识自然，进行技术和产品的创新是一种崭新的生产方式和工作方式，它与传统的工作方式截然不同，已经对社会进步、经济发展、国家安全和人民生活水平的提高产生深远的影响。世界各国都对纳米技术给予了高度的重视、发达国家纷纷制定纳米科技的发展战略。 

金属纳米粉体具有良好的电、磁、光、声等性能，已经广泛应用于材料、电子、信息、航空、航天、军工、医药等领域。目前已达到实用化的用途有：催化剂、吸波材料、高效助燃剂、高能炸药等等。 

制取金属纳米的方法主要是物理法，物理法制备的金属纳米粉体表面能高，活性大，易分散。但同时有能耗大，产量低，安全性差等困难。目前国内较多采用电爆炸金属丝的方法制取金属纳米粉末，在能源利用率及产量上取得了一定进展，但该种方法一般只能用来制取干的金属纳米粉末，难以制取保存在液体介质(尤其是挥发性大的介质)中的分散液。如果将制取好的金属纳米粉体钝化后再加入液体介质中，易引入杂质，且纳米粉体经钝化后，表面能将有损耗，影响材料的性能，尤其是对材料的纯度有很高要求的分散液。 

此外，电爆炸金属丝制备金属纳米粉体设备在收集器中易出现大的片状粉末以及轻质金属丝断头，申请号为200810050836.7的专利采用带刮板的过滤网解决这一问题，但长期使用，易使过滤网堵塞。 

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种利用金属丝为原料，采用电爆炸的方法，连续地、可分级地制备金属、合金及其氧化物、氮化物等纳米粉体及其分散液的方法。 

本发明的原理是：金属丝在高压电的作用下，瞬间气化形成金属蒸汽，金属蒸汽遇冷凝结成表面完整的球形金属纳米颗粒。金属纳米粉体经过滤仓后，通过工作气体分级输送到2个不同的收集器，进入收集器的收集罐中，与介质混合。通过超声波分散，获得分散均匀的分散液。 

本发明的目的是这样实现的： 

本设备高扩高压直流脉冲电源、进丝机构、高压气化室、过滤仓、一级分散收集室、二级分散收集室、送风机构、真空装置 

进丝机构与高压气化室相连，高压气化室的出风口与过滤仓相连，过滤仓出风口通过管道与一级分散收集仓进风口相连，一级分散收集仓出风口通过管道与二级分散收集仓进风口相连，二级分散收集仓出风口通过管道与送风机构进风口相连，送风机构出风口通过管道与高压气化室进风口相连。 

过滤仓出风口与一级收集仓之间安装阀门，二级收集仓与送风机构中安装阀门。 

从二级收集仓中引出一根管道与真空装置相连。 

所述1级分散收集仓包括液体介质注入装置，旋风收集器、收集罐、超声波探头 

所述2级分散收集仓包括液体介质注入装置、旋风收集器、收集罐、超声波探头。 

所述送风机构为密封条件下的离心风机。 

所述真空装置为微型真空泵。 

所述进丝机构为申请号为(200810050836.7)所述的送丝装置。 

四、附图说明

图1为金属纳米粉体及其分散液分级制备设备的整体结构示意图。 

图2为一级分散收集仓与二级分散收集仓的结构示意图。 

图3为过滤仓内部结构示意图。 

图4为液体介质注入装置结构示意图。 

五、具体实施方式

将1卷铜丝安装至进丝机构中，校直调准。关闭液体介质注入装置阀门1，2，3，启动真空装置，将设备内抽成真空，达到所需的真空度后，关闭真空装置，充入惰性气体，达到指定压强后，停止充气。打开液体注入装置阀门1，加入液体介质直至漫过阀门1，并保持一段时间，以将介质内气泡排出，关闭阀门1，打开阀门2、3。调整室内温度。开启超声波设备。开启设备电源，铜丝连续进入高压气化室，爆炸气化形成金属蒸汽。惰性气体由高压气化室进风口进入，冷却金属蒸汽使之冷凝形成纳米级颗粒。纳米级颗粒随气流输送至过滤仓，在过滤仓中，残留的片状碎片以及金属丝断头在此沉积下来。而纳米级颗粒继续随气流进入1级分散收集仓中，一级分散收集仓中收集粒径较大的颗粒以及大的团聚体，并在收集罐中沉积下来，剩余细颗粒的纳米级铜粉随气流进入二级分散收集仓，被二级分散收集仓捕获。 经固气分离后的惰性气体通过送风机构重新进入高压气化室，工作气体循环使用。 

进入一级分散收集仓与二级分散收集仓中的纳米颗粒，迅速沉降到液体介质中，在超声波的作用下，成为分散良好的分散液。