[发明专利]用于批量生产包括石墨烯的原子级薄的二维材料的装置和方法

摘要

本发明提供了一种通过使得块体层状材料如石墨分层来制备石墨烯和类似原子级层状材料的装置；该装置包括：泵(112)，用于在大于1MPa压力下沿着流体管道(12)泵送流体，该流体是块体层状材料的固体颗粒的悬浮液，管道并且抵靠；冲击头(16)具有与进入流体的轨迹垂直或基本垂直的冲击面，以便形成狭窄且可变化的间隙(20)，该变化通过直接或间接的气动压力调节。在使用中，通过泵送流体施加的压力抵抗沿主轴施加到冲击头上的力。该装置提供自动解锁的分层装置，同时保持高产品质量和一致性。间隙尺寸相对小的变化足以避免堵塞，例如通过用于分层的高剪切间隙中的大颗粒或颗粒组的聚集而发生的堵塞。

主权项

1.一种通过块体层状材料的分层生产石墨烯和类似原子级层状材料的装置；所述装置包括主泵(112)和芯部件(10)：所述主泵(112)适合于在大于1MPa的压力下、在第一方向上并且沿着主轴朝向所述芯部件(10)泵送流体并且与所述芯部件(10)流体连通，所述流体是块体层状材料的固体颗粒的悬浮液；所述芯部件(10)包括流体管道(12)、冲击头(16)以及冲击头环绕件(26)；所述流体管道(12)限定主轴并且适于输送所述流体，流体可沿着该主轴泵送，其中流体管道布置成引导来自该管道的所述压力下的流体抵靠所述冲击头(16)；所述冲击头(16)具有与所述主轴垂直或基本垂直的冲击面(28)，从而在所述第一方向上产生合成的第一力；冲击头和管道布置成使得在靠近冲击头的管道的端部(24)和冲击头之间形成500μm和1μm之间的可变的、优选为环形的间隙(20)，其中间隙形成为围绕管道末端并且与冲击头基本共面的连续区域；和所述冲击头环绕件(26)使得流体在离开芯部件之前被约束的区域得以延伸，其中，所述装置被配置成使冲击头沿与第一方向的流体直接相反的第二方向偏置，并且以第二力来进行，以及所述装置的冲击头(16)配置成可相对于所述管道的近端(24)沿主轴运动，以便使得间隙(20)变化，并且所述运动是与第二力相反的第一力的大小的结果，第二力是直接或间接地与沿主轴施加在冲击头上的第一力相反的气动压力的结果。