[发明专利]超声波对石墨粉液态CO2

说明书

本发明公开一种超声波对石墨粉液态CO₂混悬状态下的石墨破拆装置，属于石墨烯生产的辅助机械装置，其特征是通过动态保持稳定超低温环境中，利用超声波的定向集中能量，将悬浮在低阻力、超高流动性和渗透性地液态CO₂中的石墨破拆为游离的碳原子，为石墨烯生产提供能够直接形成二维结晶体的原料形态条件。本发明与现有技术相比，具有应用技术原理清晰、技术方案易控、生产效率高、效果好的突出特点，还具有产量大、成本低、安全无污染等众多优点。

一、技术领域：

本发明涉及新材料石墨烯生产辅助机械装置，具体的说是一种超声波对石墨粉液态CO₂混悬状态下的石墨破拆装置。

二、背景技术：

用摊铺沉降法制取大面积石墨烯膜片，其能否成功及制成石墨烯膜片完整性、连续性的质量关键因素，在于摊铺沉降前将石墨破拆为游离碳原子的彻底性。现有技术虽然涉及到了对石墨团粉液态CO₂掺混悬浮液通过超声波的高强弹性波共振原理实现，但实践中存在以下问题：1、超声波是通过高频震荡能完成对石墨团粉破拆的，石墨团粉及碳原子的剧烈震荡摩擦和碰撞的动能会转化为热能释放于液态CO₂中，至液态CO₂温度上升，当温度升至-56.6℃以上时，液态CO₂会凝结为干冰，进一步升温，则干冰会升华遗失，从而丧失液态CO₂因其超低粘度、超强流动性和超强渗透性等物理特征在破拆石墨团粉中发挥的辅助功能。

三、发明内容

本发明的目的是针对上述破拆石墨团粉过程中存在的问题，提供一种结构简单、应用技术成熟、具有强大保温散热功能、安全可靠无污染、能够保证温度环境稳定的超声波对石墨粉液态CO₂混悬状态下的石墨破拆装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超声波对石墨粉液态CO₂混悬状态下的石墨破拆装置，包括釜体、密封盖和搅拌装置，其特征是釜体由相互平行、底部为弧形的内壁、中壁、外壁三层固接于一个环形密封接口上，中壁间隔与内壁间形成闭合液氮腔，与外壁间形成闭合真空腔的三层双腔为壁的圆桶形结构体，内部空间为上口开放的反应室，反应室底面中心设置上面为漏斗形上口的稳定支座，稳定支座一旁设置出料口，反应室侧壁上设置纵向的液面探测器，近上沿处设置液态CO₂输入口，靠近底部处设置数个突入反应室的超声波探头；液氮腔的上部设置液氮输入口，在液氮输入口与密封接口之间设置气压表和安全阀，在液氮腔侧壁的中上部设置纵向的液面探测器；密封盖由两个相互平行的穹隆圆弧片固接在与釜体匹配的密封接口上组成，两个穹隆弧片之间为真空腔，穹隆中心设置搅拌装置搅拌轴的轴孔，轴孔一侧设置反应室的气压表和安全阀；搅拌装置由电机、搅拌轴和桨叶组成，搅拌轴穿过密封盖的轴孔，下端安装数片搅拌桨叶，末端插伸于稳定支座的漏斗形槽坑中心内；釜体与密封盖的真空腔为全封闭死腔，抽真空后与外界永久隔绝；液氮腔于装置应用前通过液氮输入口一次性注入液氮至液面探测器控制水平，应用中依据液面探测器读数动态补充维持液氮容量稳定；生产时一次性向反应室投入严格准确计量的高目数石墨粉和液态CO₂，关闭密封盖，先后启动搅拌装置和超声波发生器，通过气压表和安全阀液面探测器获取液态CO₂挥发丧失情况，通过液态CO₂输入口及时动态补充液态CO₂，维持反应釜内液面稳定；完成破拆后的碳原子液态CO₂悬浮液，通过出料口一次性或多次出料；不管何种出料方式或间断性多次出料，均需在搅拌装置正常运转，碳原子和液态CO₂充分均混状态下进行

本发明与现有技术相比，具有应用技术原理清晰、设备结构简单、技术方案易控、生产效率高、效果好的突出特点，此外还具有以下诸多优点：