[實用新型]制備三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石的含能容器

有效

• 申請號: 201420590327.4
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN204122077U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 彭雁;杜桂香
• 申請（專利權）人: 彭碳科技有限公司
• 主分類號: B01J3/04
• 分類號: B01J3/04;C01B31/02
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術領域

本實用新型涉及化工設備領域，更具體地說，涉及一種制備三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石的含能容器。

背景技術

含能材料，按用途主要分為炸藥、推進劑和煙火劑三類，在民用、軍事和航天等領域都起著舉足輕重的作用，是已得到大規模應用的特殊功能材料。現今，隨著納米技術的發展與進步，許多新概念通過含能材料制備。

以三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石為例，石墨烯是由單層SP2雜化碳原子組成的六方點陣蜂窩狀二維結構，其結構穩定，具有優良的導電導熱特性、良好的機械特性，因而得到了廣泛的研究。石墨烯已經被制備出來并應用在能源存儲、透明電極、機械驅動器等領域。為了能夠進一步開發石墨烯的潛在應用，尤其在能量存儲轉化方面，除了二維石墨烯薄膜外，三維石墨烯結構也已經能夠制備出來，并且，近年來三維石墨烯包覆氧化物、碳材料等復合材料開始得到廣泛研究，例如，三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石，由于三維石墨烯的包覆，顯著提高了被包覆的納米金剛石材料的導電率，并且結合了石墨烯的優良特性，這些復合物的的導電性能會顯著增加，在催化、電容器、和儲能方面也表現出優良的性能，已成為物理和半導體電子研究領域的國際前沿和熱點之一。

現有技術中含能材料合成三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石的方法是利用高能富碳含能材料在特定高溫高壓條件下含能合成，通常將含能材料放入盛滿水的容器中，再將盛水容器吊入含能反應容器中觸發反應器反應以制備出待提純溶液，然后通過提純系統從溶液中提煉出三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石。其中，高能富碳含能材料通常包括三硝基甲苯(TNT)以及黑索今(RDX)或奧索金(HMX)等混合而成。

現有的含能容器(如圖1所示)包括：含有上下兩端開口的圓球形殼體1以及用于固定支撐圓球形殼體1的支撐架9，圓球形殼體1的上端開口處通過過渡段2連接法蘭蓋3，以形成上端進料孔，圓球形殼體1的下端開口處設有排液閥8；其中，法蘭蓋3上安裝有控制閥7以及排氣閥10。

由于含能容器中存在高壓和高溫(壓力達到5-6兆帕，溫度達到2100攝氏度)，尤其在反應瞬間，高溫高壓更為明顯，而現有的含能容器存在結構上的缺陷：

1.現有的含能容器通常為單層結構，單層外殼的材質包含碳鋼、復合鋼或鈦鋼等，在反應瞬間，圓球形殼體1的外殼由于為單層結構，其外殼較為薄弱,易出現容器變形，甚至容器破損的情況；

2.過渡段與圓球形殼體的接縫處應力集中，承載強度低、缺少減沖裝置，導致含能容器使用壽命短。

針對上述問題，本領域技術人員亟需提供一種新的制備三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石的含能容器，從而提高含能容器的抗沖擊能力，延長含能容器的壽命，滿足大規模生產的需要。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種制備三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石的含能容器，提高含能容器外殼的抗壓能力，緩沖反應瞬間的沖擊壓力，提高含能容器的壽命。

本實用新型為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下：

一種制備三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石的含能容器，包括含有上下兩端開口的中空圓球形殼體，所述殼體的上端開口處通過過渡段連接法蘭蓋，形成上端進料孔，圓球形殼體的下端開口處設有排液閥，所述殼體包括內層殼體、外層殼體以及截面呈連續波浪狀的鋼板；所述鋼板固定于所述內層殼體和外層殼體中間，所述波浪狀鋼板的波底與所述內層殼體固定連接，且所述波浪狀鋼板的波頂與所述外層殼體固定連接；

所述殼體與所述過渡段的連接處設有去應力鋼帶，所述去應力鋼帶通過緊固件固定并包覆于所述圓球形殼體的外側壁上；其中，所述緊固件承載的最大應力閾值低于所述去應力鋼帶承載的最大應力閾值。

優選的，所述進料閥與所述排液閥之間設有用于同時控制進料閥和排液閥聯動啟閉的連桿，所述連桿包括桿體以及兩個端部，兩個端部分別與所述進料閥和所述排液閥固定連接；其中，通過施加外力于所述連桿，以使所述進料閥以及排液閥同時處于打開或關閉狀態。

優選的，所述去應力鋼帶至少為兩條，所述去應力鋼帶環繞所述圓球形殼體一圈并交錯分布于所述圓球形殼體的外側壁上。

優選的，所述圓球形殼體包括兩個上下對稱的半球形殼體，兩個半球形殼體的連接處設有去應力鋼帶，所述去應力鋼帶環繞所述圓球形殼體一圈，并通過緊固件固定于所述圓球形殼體的外側壁上。

優選的，所述波浪狀鋼板的波底與所述內層殼體焊接，且所述波浪狀鋼板的波頂與所述外層殼體焊接。