[發明專利]局部高溫產生空化效應制備二維材料納米片的裝置及方法

有效

• 申請號: 202110995854.8
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113694856B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 李富柱;嚴瑩;郭玉琴;王勻;張昆;任立輝;郭俊;陳尚爽;任逸
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J19/10
• 分類號: B01J19/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種局部高溫產生空化效應制備二維材料納米片的裝置及方法，空化容器的內部正中間是垂直布置的螺旋槳和第二電機，空化容器的外部套有一圈金屬導體，金屬導體上繞有線圈，金屬導體和線圈外部套有隔熱套，隔熱套和金屬導體均通過連桿組件固定連接于在空化容器外部的升降裝置，給線圈通電，被金屬導體所覆蓋的空化容器對應內部產生局部高溫，升降裝置帶動金屬導體和隔熱套上下移動，從而移動空化容器內部的局部加熱位置，該局部加熱位置與空化容器內其余位置產生溫度差導致壓強變化，液體內部產生空化效應，剝離所需要制備成納米片的二維材料；本發明自發產生空化，改變局部加熱的位置，空化過程均勻，制備高效且精度高。

技術領域

本發明涉及納米材料制備領域，特指二維材料納米片的制備裝置及制備方法。

背景技術

以石墨烯為代表的二維材料具有獨特的二維層狀結構，表現出優異的物理、化學、電子和光學性能。石墨烯自從被發現以來，二維材料就受到了廣泛關注。納米材料是指某一維、二維或三維方向的尺度達到納米量級(1-100nm)的材料，具有表面與界面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等特性，在一定條件下呈現出特殊性能，可作為吸波、超導、發光、催化、半導體等多種功能材料。納米材料按照維度又可分為一維、二維和三維納米材料，其中二維納米材料(簡稱“二維材料”)是電子僅可在兩個維度上自由運動的材料，橫向尺寸很大，而厚度方向僅有一個或幾個原子層厚度。相比于其他維度的納米材料，二維納米材料的優勢在于其柔性和透明度高，在可穿戴智能器件和柔性儲能器件等領域的應用廣闊，且其結構與成分可調，由此衍生出性能的多樣性。

中國專利號為201610065935.7的文獻中提出了一種利用超聲-水力協同空化制備二維材料的納米片的方法，所用到的裝置是超聲-水力空化器，是由超聲換能器和水力空化裝置構成的，利用超聲換能器延伸入水力空化裝置產生超聲波，這種裝置較為龐大，且無法在容器中均勻產生空化，僅能在超聲換能器所連接的超聲振動頭附近產生局部空化，將會導致空化程度不夠均勻，從而影響到材料的制備精度和效率。

發明內容

為了克服現有利用額外的裝置產生空化來制備二維材料的納米片所存在的缺陷，本發明提供一種利用局部高溫自發產生空化效應來制備二維材料的納米片的裝置及制備方法，有效地利用由局部溫度瞬時發生變化引起的交變空化來制備二維材料的納米片，提高二維材料的納米片的制備的效率和精度。

為實現上述目的，本發明一種局部高溫產生空化效應制備二維材料納米片的裝置采用的技術方案是：其包括一個空化容器，空化容器的內部正中間是垂直布置的螺旋槳和第二電機，第二電機帶動螺旋槳旋轉，空化容器的外部套有一圈金屬導體，金屬導體上繞有線圈，金屬導體和線圈外部套有隔熱套，隔熱套和金屬導體均通過連桿組件固定連接于在空化容器外部的升降裝置，空化容器的內部高度大于或等于隔熱套高度的五倍。

進一步地，有兩個所述的升降裝置相對于空化容器的中心對稱布置，每個升降裝置都由保護殼體、絲杠、移動塊、光桿、軸承以及第一電機組成，保護殼體內部設置絲杠、移動塊和光桿，絲杠上下垂直，下端同軸固定連接第一電機的輸出軸，絲杠的上端經軸承連接于保護殼體的上部，絲杠上配合套有移動塊，移動塊通過螺母固定連接連桿組件，絲杠的兩側分別是一根光桿，兩根光桿和絲杠平行，兩根光桿的上下兩端分別固定連接于保護殼體的上部和下部，兩根光桿穿過移動塊上的孔。

進一步地，所述的連桿組件由一根水平桿和五根垂直桿連接組成，第一根垂直桿和第二根垂直桿分別位于絲杠且下端均固定連接移動塊，上端均向上伸出在保護殼體的上方且共同固定連接一根水平桿的外端，水平桿的內端朝空化容器方向延伸并固定連接第三根垂直桿和第四根垂直桿的上端，第三根垂直桿和第四根垂直桿的下端通過固定連接隔熱套和金屬導體。

更進一步地，連桿組件的第五根垂直桿的下端和水平桿的外端固定連接，上端固定連接工作面板，工作面板位于空化容器的正上方，兩個升降裝置的兩根第五根垂直桿共同支撐工作面板。