一种易氧化纳米材料的原位包覆装置的制作方法

文档序号:5270083阅读:380来源:国知局
专利名称:一种易氧化纳米材料的原位包覆装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种易氧化纳米材料的原位包覆装置,用于对易氧化纳米材料进行 连续包覆。
背景技术
目前,纳米材料在民用及军用领域有着重要的应用,对于易氧化纳米材料的保 护使其保持纳米材料特性尤为重要。目前对于易氧化纳米材料的保护方法通常是使用有 机物如甲烷等高温分解碳或羰基化合物如羰基铁等加热分解金属包覆等化学方法,或将 生产过程中收集的纳米材料使用密封罐移出后在另外一个真空环境中进行机械搅拌的物 理包覆方法。这些方法均难以获得稳定的包覆效果。对于化学方法而言,包覆的物质是 通过加热分解形成,形成的包覆产物难以完全包覆纳米材料且能耗高、工艺复杂、重复 性差。对于从真空室中转移出去后的物理包覆方法而言,增大了纳米材料接触空气的机 会,即使使用密封罐,也很难不被氧化,且操作过程复杂、连续生产性差。

发明内容
本发明的目的在于提供一种易氧化纳米材料的原位包覆装置,在纳米材料接触 空气之前使用机械搅拌的物理方法在纳米材料表面包覆一层有机物,克服了现有的化学 方法中包覆层物质难以完全包覆纳米材料,物理方法中不能实现原位包覆的缺点,实现 纳米材料从原位包覆到封装的连续过程。一种易氧化纳米材料的原位包覆装置,包括真空腔,真空腔内安放有储料罐、 包覆剂、传动机构、搅拌机构、转移机构和封装台,储料罐填充纳米材料后通过传动机 构平移到搅拌机构处,将包覆剂投放于储料罐,搅拌机构对罐内的纳米材料进行搅拌, 搅拌后储料罐通过转移机构移位到封装台处进行纳米材料封装。所述真空腔开有手套口和观察窗。所述搅拌桨上安有与储料罐口匹配的储料罐配套盖。所述传动机构包括传动板、两个支撑单元和两个齿轮传动单元,两支撑单元分 别支撑一齿轮传动单元,两齿轮传动单元支撑传动板;所述支撑单元包括两支撑架、两 水平支撑杆和传动电机,第一水平支撑杆上套有主齿轮并嵌入第一支撑架,第二水平支 撑杆上套有辅助齿轮并嵌入第二支撑架,传动电机驱动第一水平支撑杆旋转,第一水平 支撑杆依次通过主齿轮、辅助齿轮带动传动板运动。本发明的技术效果体现在1.使用传动机构和机械搅拌机构的配合有效地实现了易氧化纳米材料的原位包 覆,克服了现有包覆方式的缺点,达到保护纳米材料不被氧化,保持纳米材料特有性能 的目的。2.整个包覆过程在真空环境下,纳米材料从包覆到封装没有接触到空气,避免 了纳米材料转移后进行包覆时接触空气而被氧化的缺陷。
3.本装置实现了易氧化纳米材料的原位包覆,为纳米材料连续生产的包覆建立 了基石出。4.本装置有操作过程简单,方便,无危险,所得产品无污染等优点。


图1为本发明装置的结构示意图;图2为本发明装置中传动机构结构正视图;图3为本发明装置中传动机构结构仰视图;图4为本发明装置中可升降的机械搅拌机构结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。如图1所示,原位包覆装置包括真空腔15、真空腔固定架16、真空腔门27、储 料罐4、传动机构、搅拌机构、转移机构17、包覆剂放置台12及封装台13。其中图1中 材料沉积室1和沉积室阀门2是作为连接纳米材料生产装置和包覆装置的连接单元,与包 覆过程无关。传动机构包括传动板5、支撑单元和齿轮传动单元。支撑单元支撑齿轮传动单 元,传动板5位于齿轮传动单元上。图2和3为传动机构的正视图和仰视图,支撑单元 由支撑架一 8、支撑架二 10和水平支撑杆19构成,水平支撑杆19有两根,其中一根嵌 入支撑架一 8,另一根嵌入支撑架二 10,支撑架8,10用紧固螺钉9固定在真空腔内部。 齿轮传动单元由主齿轮7、辅助齿轮18和传动电机6构成,主齿轮7和辅助齿轮18分别 置于水平支撑杆上。传动电机6驱动水平支撑杆19旋转,水平支撑杆19带动主齿轮7 运动,主齿轮7带动辅助齿轮18及传动板5运动。其中主齿轮7沿逆时针方向转动,辅 助齿轮沿顺时针方向转动。可在水平支撑杆19与齿轮间涂覆真空润滑脂进行润滑。水 平支撑杆19及传动齿轮均加工有螺纹,使传动齿轮只可在水平支撑杆上转动而不能左右 滑动,保证传动的稳定性。搅拌机构主要包括升降单元26、搅拌桨23、电机支撑架20和搅拌电机21。升 降单元26位于连接单元22下方,用于调整搅拌桨23的高度,搅拌桨23上设有储料罐配 套盖24。搅拌电机21通过连接单元22固定于电机支撑架20上,如图4所示,在电机 支撑架20上标有刻度,目的在于确定搅拌桨的高度位置。搅拌电机21连接搅拌桨23。 储料罐4平移到搅拌桨23下方,向储料罐4中投放包覆剂,然后通过升降单元20将搅拌 桨23伸入储料罐4中,启动搅拌电机21,搅拌桨23在搅拌电机21的带动下旋转对储料 罐4内的纳米材料进行搅拌。转移机构用于将搅拌后的储料罐4移位到封装台13处实施封装。本实例中转移 机构为一光滑滑板,储料罐4从滑板上方直接滑入封装台13上进行封装。包覆剂放置台12用于放置包覆剂,在真空腔15的侧壁上开有手套口 11,在储料 罐4平移到搅拌机构处时,工作人员通过手套口将包覆剂投放于储料罐4中,包覆剂的投 放也可用自动控制方式。为了便于观察和操作,真空腔15的侧壁上另开有观察窗3。封装台13用于纳米材料的封装,采用特制包装袋包装纳米材料,方便纳米材料的运输和保存,同时起到防氧化的作用。具体过程是用电子秤称量已包覆纳米材料的质 量,放到包装袋中,封好口即可。工作过程具体为储料罐4置于传动板5上,打开沉积室阀门2,材料沉积室1 内纳米材料落入储料罐4中,打开两个传动电机6使储料罐4向右运动至机械搅拌机构正 下方,加入放置在包覆剂放置台12上的一定质量的包覆剂(例如癸二酸二辛酯,己二酸 二辛酯,端羟基聚丁二烯,环氧乙烷四氢呋喃共聚物等),降下搅拌桨到电机支撑架20 最低刻度,使储料罐4和储料罐配套盖24结合紧密,插上电源,调节转速进行机械搅拌 包覆。待搅拌完成后,升起搅拌桨到电机支撑架20的中间刻度,打开电源,使搅拌叶片 25空转几分钟;再一次关闭电源,升起搅拌桨到电机支撑架20最高刻度,此时储料罐4 可在传动板5上继续运动,使储料罐4运动通过转移机构17滑行到封装台13上,通过手 套口 11将包覆好的纳米材料在封装台13上进行封装操作。待封装完成后,打开真空腔 15的真空腔门27取出包装好的纳米材料即可使用。以上过程是在真空条件下进行,真空腔15的抽真空是与蒸发室同时进行,此时 沉积室阀门2为开启状态。可在真空腔15内安设负压表14,便于随时获知真空腔15内 的真空度。真空腔侧壁同时设有真空腔固定架16,用于对真空腔的加固。以上对本发明的详细描述并没有限制本发明的改装和应用,本领域技术人员可 以对本发明做出各种改变和变形,只要不脱离本发明的精髓,均应属于本发明的范围。
权利要求
1.一种易氧化纳米材料的原位包覆装置,包括真空腔,真空腔内安放有储料罐、包 覆剂、传动机构、搅拌机构、转移机构和封装台,储料罐填充纳米材料后通过传动机构 平移到搅拌机构处,将包覆剂投放至储料罐,搅拌机构对罐内的纳米材料进行搅拌,搅 拌后储料罐通过转移机构移位到封装台处进行纳米材料封装。
2.根据权利要求1所述的原位包覆装置,其特征在于,所述真空腔开有手套口和观察窗。
3.根据权利要求1所述的原位包覆装置,其特征在于,所述搅拌机构上安有与储料罐 口匹配的储料罐配套盖。
4.根据权利要求1所述的原位包覆装置,其特征在于,所述传动机构包括传动板、两 支撑单元和两齿轮传动单元,两支撑单元分别支撑一齿轮传动单元,两齿轮传动单元支 撑传动板;所述支撑单元包括两支撑架、两水平支撑杆和传动电机,第一水平支撑杆上 套有主齿轮并嵌入第一支撑架,第二水平支撑杆上套有辅助齿轮并嵌入第二支撑架,传 动电机驱动第一水平支撑杆旋转,第一水平支撑杆依次通过主齿轮、辅助齿轮带动传动 板运动。
全文摘要
本发明提供了一种易氧化纳米材料的原位包覆装置,包括真空腔,真空腔内安放有储料罐、包覆剂、传动机构、搅拌机构、转移机构和封装台。储料罐内填充纳米材料后通过传动机构平移到搅拌机构处,将包覆剂投放于储料罐,搅拌机构对罐内的纳米材料进行搅拌,搅拌后储料罐通过转移机构移位到封装台处进行纳米材料封装。本发明实现了易氧化纳米材料从收集开始到封装的连续过程,整个过程是在一个真空的密闭环境中进行,不接触空气,不存在危险性,可有效完整地包覆好易氧化纳米材料,弥补了经过储料罐收集转移包覆带来的工艺复杂性和氧化的可能性。
文档编号B82Y40/00GK102009948SQ201010513510
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者檀朝东, 谢长生, 黄开金 申请人:华中科技大学
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