[發(fā)明專利]一種利用超聲靜電制取納米粉體的工藝及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810085984.2
• 申請日: 2008-07-07
• 公開（公告）號: CN101623616A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設計）人: 李洋
• 申請（專利權）人: 李洋
• 主分類號: B01J19/26
• 分類號: B01J19/26;B01J19/08;B01J2/02;B22F9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本工藝及裝置屬于納米粉體制取裝置。涉及一種可以制取納米金屬粉體、納米合金粉體、納米氧化物粉體、納米復合粉體的工藝及其主要設備

背景技術

利用簡單、低成本、無污染、易控制適合大規(guī)模連續(xù)工業(yè)生產的設備制取產品穩(wěn)定、高性能、顆粒分布窄、顆粒分布均勻、單分散性好、團聚少、純度高、球性好的納米粉體。一直是納米粉體領域的研究人員的努力方向。據檢索，納米粉體制備方法有氣相法、液相法、固相法等。幾種方法各自都有優(yōu)點，但也有自身難以克服的工藝缺點且難以互補，不能制取性價比高的產品

發(fā)明內容

本發(fā)明是利用超聲波霧化和靜電霧化相結合的方法制取納米粉體的。兩者的生產設備都有簡單易控制等優(yōu)點。但同時各自也都有不同的缺點。例如，超聲波霧化制備的粉體難以達到納米數量級等等缺點；靜電霧化又有產量低、易塞堵等等缺點。本發(fā)明結合了兩者的優(yōu)點的同時也巧妙地克服了兩者的缺點。由此可以達到利用簡單、低成本、無污染、易控制適合大規(guī)模連續(xù)工業(yè)生產的設備制取產品穩(wěn)定、高性能、顆粒分布窄、顆粒分布均勻、單分散性好、團聚少、純度高、球性好的納米粉體。

技術方案

原料由加熱爐加熱至液態(tài)，再由脫氣設備脫氣后由管道輸送到霧化器中。在霧化器中，原料首先經預荷電器(17)進行預荷電。預荷電器(17)由預荷電器進口(38)(接脫氣設備)、預荷電器出口(39)(接導流管)、放電金屬環(huán)(41)、金屬針狀電極(42)四部分組成，在預荷電器(17)中部有放電金屬環(huán)(41)和金屬針狀電極(42)構成的荷電裝置，放電金屬環(huán)(41)的放電金屬環(huán)接口(43)外接地線，金屬針狀電極(42)的金屬針狀電極接高壓電源(高壓直流電源由外部提供)。在預荷電器內壁(40)上涂有耐高溫絕緣涂層。預荷電后的原料由內徑涂有耐高溫絕緣涂層的導流管(37)導流入壓電式超聲波霧化系統(tǒng)噴嘴(1)中霧化。，一端與預荷電器出口(39)相連，另一端伸入交付管(35)內部。壓電式超聲波霧化系統(tǒng)噴嘴(1)由電源(2)、換能器(33)、聚能器(34)、交付管(35)、工具頭(36)、導流管(37)六部分構成，電源(2)是向超聲波換能器提供超聲電能的一種裝置，為聚能器提供強功率、頻率調諧至壓電振子共振頻率的驅動信號。換能器(33)大多采用螺栓夾緊的縱向振子，材料目前仍然以壓電陶瓷為主，換能器的主要作用在于借助壓電晶體的壓電作用，將高頻電磁震蕩轉化為機械振動，既將電能轉化為聲能。聚能器(34)又稱超聲波變幅桿、超聲波變聲桿，其主要作用是將機械振動的質點位移或速度放大，或者將超聲波能量集中在較小的面積上，即聚能作用，除此之外，聚能器還可以作為機械阻抗變換器，在換能器和聲負載之間進行阻抗匹配，使超聲波能量更有效地從換能器向負載傳輸。金屬超聲波霧化用聚能器總長為二分之一阿爾法或者四分之一阿爾法的奇數倍(阿爾法為波長)，必須嚴格按照二分之一阿爾法振子或者四分之一的奇數倍進行復合振子的計算和加工。交付管(35)的作用是將導流管(37中的液態(tài)原料以臨空澆注的方式注入到工具頭(6)中，工具頭(6)做成平面狀。經由壓電式超聲波霧化系統(tǒng)噴嘴(1)霧化后的原料，由初級加速環(huán)組正極金屬環(huán)(27)和初級加速環(huán)組負極金屬環(huán)(28)組成的初級加速環(huán)組進行加速后進入感應充電環(huán)(26)中進行充電。初級加速環(huán)組和二級加速環(huán)組的結構相同都是由一定距離的帶電金屬環(huán)構成的，加速環(huán)組是由帶電粒子在電場中受電場力的作用產生加速度的原理制成的類似由直線加速器的原理；感應充電環(huán)(26)是一個金屬桶環(huán)，通過感應充電環(huán)電源接口外接外部直流電源。霧滴經由充電后表面進一步荷電，在靜電力的作用下霧滴表面吸附能力和活度增加，使液體表面層產生顯著的定向排列，致使表面張力下降。從而減少霧化阻力，有利于霧滴進一步霧化。同時，同性電荷互斥，當霧滴獲得的電量大于瑞利極限，靜電力將破壞表面張力使霧滴進一步破碎，霧滴進一步細化。通過，控制預荷電器和感應充電環(huán)對原料的荷電量，可以使原料霧化到納米數量級。霧化后的原料再由二級加速環(huán)組(由二級加速環(huán)組正極金屬環(huán)(24)和進二級加速環(huán)組負極金屬環(huán)(25)構成)進行第二次加速后，通過帶有永磁體(3)的“Y”型管(4)下部交匯處匯合混合。兩塊永磁體(3)分別安裝在“Y”型管中部兩側，以改變帶電粒子的運動方向；“Y”型管兩個上支中部有一磁屏障材料板(18)，以達到屏障兩塊永磁體(3)的互擾。磁體對帶電物質具有洛倫茲力影響，使運動的帶電物質改變運動方向。通過，改變兩個預荷電器以及感應充電器的工作電性，可以使霧化系統(tǒng)制出帶有不同電極性的霧滴，再由“Y”型管(4)混合后使帶有不同電極性霧滴復合制出復合的微粒子霧滴。經過“Y”型管混合復合后的霧滴經阿爾法射線源照射去除表面電荷。“Y”型管(4)是由兩個相同的“Y”型管上支(15)構成，兩個“Y”型管以一定的角度匯交在一起；每一個“Y”型管上支頂端安裝有一個壓電式超聲波霧化系統(tǒng)噴嘴(1)，中部自上到下安裝有初級加速環(huán)組、感應充電環(huán)、二級加速環(huán)組。