[發(fā)明專利]一種微納尺度粉體保護(hù)層包裹裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110419358.4
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102418085A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左雪芹;梅永豐
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫邁納德微納技術(shù)有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/455
• 代理公司: 北京中恒高博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微納尺度粉體保護(hù)層包裹裝置和方法,屬于粉體沉積裝置及技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微納米尺度粉體由于粒徑小，表面鍵多，因此常常表現(xiàn)出不同于大塊材料的優(yōu)異特性，但同時(shí)，其也具有容易團(tuán)聚、容易被氧化、性質(zhì)不穩(wěn)定等一系列缺點(diǎn)，在微納尺度粉體表面包裹保護(hù)層的方法成為解決微納尺度粉體這一系列缺點(diǎn)的一種重要方法。在粉體表面包裹具有化學(xué)惰性的保護(hù)層不僅能增加納米粒子的穩(wěn)定性，而且還可以使包覆后的微納尺度的粉體顆粒具有某種功能型。但普通的微納粉體的包裹方法（如液相法）在顆粒表面形成的保護(hù)層往往厚度較厚，且不同位置的厚度不一致，很大程度上降低了材料的使用性能。

原子層沉積（ALD）技術(shù)是一種可以將物質(zhì)以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法，因此其可以有效地對微納米尺度粉體進(jìn)行包裹保護(hù)層。以前多利用原子層沉積技術(shù)在大尺寸樣品上進(jìn)行鍍膜，而對于微納尺度的粉體顆粒由于其顆粒小，在真空腔體內(nèi)很容易被高速真空泵抽走，因此需要對顆粒進(jìn)行防止抽走的防護(hù)，但同時(shí)又要解決前驅(qū)體源料有效接觸到粉體顆粒表面的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種微納尺度粉體保護(hù)層包裹裝置和方法,可以使各顆粒表面保護(hù)層沉積厚度均勻，表面保護(hù)層三維方向上厚度一致，而且能防止粉體顆粒被抽走。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種微納尺度粉體保護(hù)層包裹裝置，包括真空系統(tǒng)、反應(yīng)腔體系統(tǒng)、前驅(qū)體脈沖系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、載氣輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，前驅(qū)體脈沖系統(tǒng)連接反應(yīng)腔體系統(tǒng)，反應(yīng)腔體系統(tǒng)連接真空系統(tǒng)，在前驅(qū)體脈沖系統(tǒng)與反應(yīng)腔體系統(tǒng)的連接通路上連接有載氣輸送系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)包括設(shè)置在前述系統(tǒng)裝置上的加熱裝置。

進(jìn)一步的，前驅(qū)體脈沖系統(tǒng)包括多條并聯(lián)支路，分別提供兩種以上不同前驅(qū)體源料，其主要部件包括脈沖執(zhí)行器、和源料存儲鋼瓶，在脈沖執(zhí)行器與源料存儲鋼瓶之間配置手動(dòng)密封閥。

進(jìn)一步的，脈沖執(zhí)行器為最小開啟時(shí)間可達(dá)10ms的常閉閥門，多個(gè)脈沖執(zhí)行器交替開啟，源料存儲鋼瓶內(nèi)的前驅(qū)體源料交替進(jìn)入反應(yīng)腔體系統(tǒng)內(nèi)部。

進(jìn)一步的，前驅(qū)體源料為具有較高飽和蒸汽壓的液態(tài)源或者固態(tài)源的任意一種。

進(jìn)一步的，反應(yīng)腔體系統(tǒng)為內(nèi)外兩腔體設(shè)計(jì)，外部腔體由上下鉸接的兩部分組成，上部為可繞鉸鏈開合的蓋，蓋上安裝有把手，外部腔體兩側(cè)分別設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣口，進(jìn)氣口連接前驅(qū)體脈沖系統(tǒng)和載氣輸送系統(tǒng)，出氣口連接真空系統(tǒng)，外部腔體內(nèi)部設(shè)置有紅外加熱器；內(nèi)部腔體為粉末反應(yīng)裝置，內(nèi)部均勻分布有沿軸向的長條狀混合器，兩底面為不銹鋼網(wǎng)，其中一個(gè)底面為可拆卸底面，兩底面外側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，延伸至外部腔體外，與驅(qū)動(dòng)裝置連接。

進(jìn)一步的，反應(yīng)腔體系統(tǒng)的內(nèi)外兩腔體可優(yōu)選的為兩層圓柱體設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，加熱系統(tǒng)為反應(yīng)腔體系統(tǒng)、管路、源料存儲鋼瓶以及脈沖執(zhí)行器進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步的，控制系統(tǒng)用于控制真空系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉、源料脈沖的時(shí)間以及清掃時(shí)間、循環(huán)次數(shù)及溫度控制的設(shè)置。

一種微納尺度粉體保護(hù)層包裹方法，在一定溫度下，采用ALD技術(shù)在真空反應(yīng)腔體內(nèi)對微納尺度的粉體進(jìn)行保護(hù)層包裹，反應(yīng)腔體為內(nèi)外兩腔體，盛裝粉體的內(nèi)腔體在端面具有微米級孔，通過脈沖執(zhí)行器使得前驅(qū)體源料通過載氣交替進(jìn)入反應(yīng)腔體系統(tǒng)，并利用載氣清掃多余的前驅(qū)體源料及反應(yīng)副產(chǎn)物，從而得到所需的具有保護(hù)層包裹的微納尺度粉體。

進(jìn)一步的，反應(yīng)腔體系統(tǒng)的溫度為室溫至300℃。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明一種微納尺度粉體保護(hù)層包裹裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是外部腔體的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是外部腔體的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是外部腔體的右視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是粉末反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是粉末反應(yīng)裝置的A-A結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是粉末反應(yīng)裝置的B-B????^/?結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是粉末反應(yīng)裝置的C-C????^/?結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是粉末反應(yīng)裝置的D-D????^/?結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。