[發明專利]月牙形及其變形陶瓷微顆粒、其制備方法、應用及制備裝置

有效

• 申請號: 202011163757.4
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112452251B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 滿佳;周晨晨;滿錄明;夏荷;于海博;祁斌;華澤升;李劍峰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J2/02
• 分類號: B01J2/02;B01J19/12;B01J19/06;B01L3/00;C04B35/10;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明公開了一種月牙形及其變形的陶瓷微顆粒、其制備方法、應用及制備裝置，通過內相玻璃管向外相玻璃管中的外相流體中通入內相流體；在外相流體剪切作用下，內相流體在內相玻璃管出口處形成油包水的乳化液滴，液滴隨液流流經兩束紫外光交叉曝光區域；內相流體液滴經過曝光固化收集，然后經過清洗、干燥、交聯陳化、燒結后，制得月牙形及其變形的陶瓷微顆粒。基于微流體芯片，并且利用油水兩相制備的月牙形及其變形的微顆粒生坯具有形狀精密可控、尺寸均一的特點，為其批量化穩定生產提供了基礎。

技術領域

本發明涉及陶瓷微顆粒制備技術領域，尤其涉及月牙形及其變形的陶瓷微顆粒、其制備方法、應用及制備裝置。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優越性能，被廣泛應用于國防、冶金、機械、航天航空、生物醫學等領域。陶瓷微顆粒不僅具有陶瓷材料的一般性能，還順應了陶瓷構件使用生境小型化精密化的發展趨勢。隨著在研磨劑、核燃料元件、傳感器、生物制藥、微機電系統微組件等應用中的開發，陶瓷微顆粒越來越受到人們的重視。

傳統制備球形陶瓷微顆粒的方法有攪拌乳化、噴霧干燥、流化床造粒、旋轉剪切造粒、振動分散等，然而，這些傳統方法制備出的陶瓷微顆粒尺寸單分散性較差，微顆粒形貌控制不夠精確便捷。用于制備非球形陶瓷微顆粒的傳統方法諸如凝膠注模、粉末微注射成型、微擠出成型等方法對模具依賴性大，微顆粒形貌和尺寸可調性差；還有的現有技術中采用微立體光刻成型方法制備氧化鋁微管，該方法雖可用來制備三維形狀的陶瓷顆粒，但層疊式的操作使得生產效率低。

微流體是一門在微電子、微制作、生物工程和納米技術等基礎上發展起來的交叉學科，利用微流體芯片中的微通道對微量液體或樣品在微觀尺度上進行操縱、處理與控制。微流體技術提供了一種連續、可調的方式制備球形和非球形的陶瓷微顆粒，并且制備出的微顆粒單分散性好，尺寸精確可調，產率較高。按照成型方式不同微流體成型分為液滴模板成型、流體光刻成型兩種。液滴模板成型的方式主要用于球形陶瓷微顆粒的制備，限制了陶瓷微顆粒的進一步發展和應用。

發明內容

為了彌補現有技術的不足，本發明的目的是提供一種月牙形及其變形的陶瓷微顆粒、其制備方法、應用及制備裝置。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

第一方面，本發明提供了一種月牙形及其變形的陶瓷微顆粒的制備裝置，包括內相玻璃管、外相玻璃管、第一紫外燈頭和第二紫外燈頭，其中，內相玻璃管嵌套在外相玻璃管的內部，內相玻璃管與外相玻璃管位于同一側；

第一紫外燈頭和第二紫外燈頭放置于內相玻璃管出口的下游，第一紫外燈頭和第二紫外燈頭均朝向外相玻璃管放置，且兩者交叉呈設定的夾角。

第二方面，本發明提供一種月牙形及其變形的陶瓷微顆粒的制備方法，包括如下步驟：

通過內相玻璃管向外相玻璃管中的外相流體中通入內相流體；

在外相流體剪切作用下，內相流體在內相玻璃管出口處形成油包水的乳化液滴，液滴隨液流流經兩束紫外光交叉曝光區域；

內相流體液滴經過曝光固化收集，然后經過清洗、干燥、交聯陳化、燒結后，制得月牙形及其變形的陶瓷微顆粒。

第三方面，本發明提供所述制備方法制備得到的月牙形及其變形的陶瓷微顆粒。

第四方面，本發明提供所述月牙形及其變形的陶瓷微顆粒在微型機器人、微機電系統或生物技術領域中的應用。

與現有技術相比，本發明的以上一個或多個實施例的有益效果為：