[發明專利]一種基于激光沖擊波效應的金屬多孔膜制備裝置

有效

• 申請號: 201310303874.X
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103331104A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 戴峰澤;溫德平;于璐;張永康
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

技術領域

本發明屬于激光加工領域，具體涉及金屬多孔膜的制備技術。

背景技術

膜分離技術以其低溫無相變操作、低能耗高效率以及物料活性成分損失少等優越性能受到各國政府和諸多行業的極大關注，已成為當代發展最成功、前景最廣闊的高新技術之一。實踐證明，膜材料與膜分離技術的發展是密不可分的。膜材料的新發展促進了膜分離技術的提高，而膜分離技術應用范圍的擴大又向膜材料提出了新的要求。常用的分離膜主要有有機膜和陶瓷膜。金屬多孔膜與有機膜和陶瓷膜相比有四大優點：1.機械強度高，可在較高壓力下使用(耐壓高達7MPa)。因而可以用增大壓差的方法來提高滲透率，增大膜的分離能力。2.具有良好的熱傳導性能。由于膜材質采用的是金屬材質,?有較好散熱能力，減小了膜組件的熱應力，從而提高了膜的使用壽命。3.密封性能好。多孔金屬膜是金屬材質，具有良好的焊接性能，使膜組件易于連接。4.具有很強的應用價值。在過濾過程中，多孔金屬膜吸附量大、支撐性好、過濾面積大、可在線清洗、不影響生產。

目前，金屬多孔膜的制備方法主要有懸浮粒子燒結法、化學氣相沉積法、徑跡蝕刻法、溶膠一凝膠法和陽極氧化法。這些方法都普遍存在著工藝復雜的缺點，而且只能制備有限品種的金屬多孔膜，比如不銹鋼多孔膜，上述方法就無法勝任。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于激光沖擊波效應的金屬多孔膜制備裝置，可以適合制備任何材質的金屬多孔膜，保證金屬多孔膜的完整性。

為了解決以上技術問題，本發明通過增設支撐網，并利用夾具保證支撐網和待加工金屬薄膜之間的距離大于金屬網網孔的孔徑，防止碎片沖擊破壞金屬薄膜，具體技術方案如下：

一種基于激光沖擊波效應的金屬多孔膜制備裝置，包括夾具(1)、金屬薄膜(2)、支撐網(3)、硬質微顆粒(4)、吸收層(5)、約束層(6)、真空室(7)、玻璃窗口(71)、聚焦透鏡(8)和激光發生器(9)；其特征在于：吸收層(5)一面覆蓋一層透明約束層(6)；吸收層(5)另一面覆蓋一層硬質微顆粒(4)，支撐網(3)覆蓋在硬質微顆粒(4)上；在支撐網(3)上方1-10mm處安裝金屬薄膜(2)；在真空室(7)中，夾具(1)將金屬薄膜(2)、支撐網(3)、硬質微顆粒(4)、吸收層(5)和約束層(6)按從上到下的順序夾緊在一起，且保證金屬薄膜(2)位于支撐網(3)上方1~10mm處；

所述的支撐網(3)的孔徑小于支撐網(3)和金屬薄膜(2)之間的距離；

玻璃窗口(71)水平布置于真空室(7)的底部，其垂直方向與約束層(6)對應；激光發生器(9)位于真空室(7)外面有玻璃窗口(71)的一側；聚焦透鏡(8)位于激光發生器(9)和玻璃窗口(71)的中間，激光器(9)發出的激光束經聚焦透鏡(8)聚焦后能完全通過玻璃窗口(71)，穿過約束層(6)到達吸收層(5)。

所述的激光發生器(9)為高能脈沖激光器，脈寬為10~30ns，脈沖能量為1~100J。

所述的硬質微顆粒(4)的粒徑可以為微米量級，也可以是亞微米或納米量級。

所述的金屬薄膜(2)的厚度為1~100μm。

所述的金屬薄膜(2)其材質可以為不銹鋼、鈦或者鎳中的任一種。

本發明設計的原理為：高能脈沖激光透過約束層，跟吸收層相互作用，產生等離子爆炸，約束層可以約束等離子體爆炸，延長等離子體爆炸的時間和提高等離子體爆炸產生的峰值壓力，由于等離子體爆炸產生的峰值壓力極高，可達數個甚至數十個GPa，形成沖擊波，該沖擊波透過吸收層，驅動放置在吸收層背面的硬質微顆粒，在真空環境下，硬質顆粒以極高的速度穿透金屬薄膜，形成金屬多孔膜。

本發明具有有益效果。本發明利用強沖擊波的力學效應，可以制備任何材質的金屬多孔膜；制備出的金屬多孔膜強度高，韌性好；本發明支撐網的孔徑小于支撐網和金屬薄膜之間的距離，可以保證破裂的吸收層不會到達并破壞金屬薄膜，從而保證了金屬多孔膜的完整性；金屬薄膜通過夾具夾緊，在整個處理過程中保持緊繃狀態，有利于硬質微顆粒更好地穿透金屬薄膜；通過采用不同粒徑的硬質微顆粒，可以獲得不同孔徑的金屬多孔膜；真空室內保持真空，避免了微顆粒受到空氣阻力導致的減速，同時也避免了沖擊波通過空氣傳播至金屬薄膜而導致金屬薄膜的破裂。

附圖說明

圖1是基于激光沖擊波效應的金屬多孔膜制備裝置示意圖；

圖中：1夾具、2金屬薄膜、3支撐網、4硬質微顆粒、5吸收層、6約束層、7真空室、71玻璃窗口、8聚焦透鏡、9激光發生器。

具體實施方式