利用来自空化装置的浆体的流延成型及其制造方法
【专利说明】利用来自空化装置的浆体的流延成型及其制造方法
[0001]相关申请与交叉引用
[0002]本申请要求提交于2013年05月04日的美国临时申请序列N0.61/819,549的优先权，其通过引用整体并入于此。
【背景技术】
[0003]诸如三辊研磨、搅拌球磨以及玻珠研磨的业内标准工艺通常用于制备分散的微粒，然而这些技术都具有若干缺陷，包括产品中微粒不佳的分散度以及微粒团聚。能够对例如液体的非常低粘度的材料进行空化的乳化装置已经被用来取代研磨技术。然而，这些空化系统仅仅适用于处理非常低粘度的液体，系统的能力受限于这些材料是否可以流进机器中。这些现有的系统不能胜任处理任何中间粘度或高粘度的材料，由于这些类型的材料不能够流进入现有的空化系统中。例如，在现有的空化系统中，甚至酸奶都不能进入空化机器中。
【发明内容】
[0004]鉴于前述，发明人认识到并且理解利用来自空化装置的浆体的流延成型及其制造方法的优势。
[0005]相应地，在一个方面提供了一种用于制造的方法，所述方法包括:对包含包括有具有第一平均尺寸的包含金属的材料或包含碳的材料的微粒的原材料应用水力空化处理以生产包含包括有具有第二平均尺寸的包含金属的材料和包含碳的材料的微粒的浆体，该第二平均尺寸小于第一平均尺寸;并且对浆体进行流延成型以形成生胚带。
[0006]在一些实施例中，该方法包括控制原材料的温度以在水力空化处理之前和之后在约10摄氏度到约90摄氏度的范围内。在一些实施例中，该方法包括在对浆体流延成型以形成生胚带之前，对浆体重复应用水力空化处理至少一次从而将包含金属的微粒的尺寸进一步降低到第三尺寸，该第三尺寸小于第二尺寸。在一些实施例中，该水力空化处理进一步包括使原材料经受约1，OOOpsi到约65，OOOpsi的水压。
[0007]在一些实施例中，浆体以约每分钟0.1公升到约每分钟5公升的速度产生。在一些实施例中，原材料进一步包括去絮凝剂、粘结剂和增塑剂中的至少一个。在一些实施例中，原材料具有第一粘度并且浆体具有低于第一粘度的第二粘度。
[0008]在一些实施例中，生胚带具有约100微米的厚度并且生胚带的厚度在跨越生胚带的表面的多个点处的变化小于约3%。在一些实施例中，生胚带具有约100微米的厚度以及小于或等于约0.4微米的糙度参数1^。在一些实施例中，生胚带具有约60%到约80%的密度。在一些实施例中，该方法不包括对原材料进行球磨研磨。在一些实施例中，该方法不包括对产品材料进行排气。
[0009]在一些实施例中，该方法进一步包括将生胚带作为下述至少一个的至少组分形成进入适于使用的设备:用于艺术应用的传送带、陶彩、光敏玻璃膜、耐火陶瓷、催化剂载体；燃料箱体隔层、扬声器遮罩、浸渍陶瓷的织物、红外传感器、植入式电子设备、功率放大器模块、射频前端模块、传输控制单元、能量采集器、或生物传感器。
[0010]在另一方面提供一种合成物，其包括从以下形成的浆体:至少包括包含金属的材料或包含碳的材料的微粒，其中该微粒由利用至少多个具有第一平均尺寸的原始微粒进行的水力空化处理来形成。该合成物进一步包括至少一种去絮凝剂、至少一种增塑剂和至少一种粘结剂。该微粒具有第二平均尺寸并且该第二平均尺寸小于或者等于第一平均尺寸的约两倍。
[0011 ]在一些实施例中，第二平均尺寸具有约10微米的最大直径。在一些实施例中，该合成物具有约lKcps到约200KCPS的粘度。在一些实施例中，该包含金属的材料包括金属、金属合金、氮化物、氧化物、硫族化物、硼化物和氧氮化物中的至少一个。
[0012]在另一方面提供一种制造的方法，该方法包括:通过腔室的第一孔口引入包含至少一种去絮凝剂、至少一种增塑剂和至少一种粘结剂以及至少包括包含金属的材料或包含碳的材料的微粒的一定容积的原材料;在腔室中对该原材料应用水力空化处理从而产生浆体，其中包括至少一个包含金属的材料的微粒在原材料中具有第一平均微粒尺寸并且在浆体中具有第二平均微粒尺寸，该第二平均微粒尺寸小于第一平均微粒尺寸;使得浆体通过第二孔口离开空化腔室;并且对浆体进行流延成型从而形成生胚带。
[0013]在一些实施例中，该方法包括控制原材料的温度以在水力空化处理之前和之后在约10摄氏度到约90摄氏度的范围内。在一些实施例中，应用该水力空化处理进一步包括使原材料经受约1，OOOpsi到约65，OOOpsi的水压。在一些实施例中，该方法不包括对原材料进行球磨研磨。在一些实施例中，生胚带具有约100微米的厚度并且生胚带的厚度在跨越生胚带的表面的多个点处的变化小于约3%，并且生胚带具有小于约0.4微米的糙度参数Ra。
[0014]应当理解的是前述概念的组合以及将在下面进行更为详细讨论的附加的概念(假设这些概念是相一致的)被构思为这里所公开的创新性主题的部分。特别地，在本公开的结尾处出现的所要求权利的主体的所有合并被构思为这里所公开的创新性主题的部分。应当理解的是这里明确采用的术语还可能出现在通过引入而并入的任何公开中，并且应当被赋予与这里所公开的特定概念最为一致的含义。
【附图说明】
[0015]熟练的技术人员将会理解的是附图主要用于描述性的目的并且不意在于限定这里所描述的创新性主题的范围。附图未必按照比例;在一些示例中，这里所公开的创新性主题的各个方面在附图中可能示出为夸大或扩大从而有助于理解不同的特征。在附图中，相似的附图标记通常指代相似的特征(例如，功能性相似以及/结构性相似的元素)。
[0016]图1提供了在一个实施例中的示例空化机器的示意图。
[0017]图2提供了在一个实施例中的可以用来对由图1所示出的空化机器产生的浆体进行流延成型的刮浆刀片装备的示意图。
[0018]图3提供了描述在一个实施例中的利用图1所示出的空化机器和图2所示出的刮浆刀片装备的制备工艺的示意性流程图。
[0019]图4A到图4G描述了如一个示例性空化处理所提供的空化处理之前以及空化处理之后的在一个实施例中的与二氧化硅微粒相关联的数据。
[0020]图5描述了如一个示例性空化处理所提供的空化处理之前以及空化处理之后的在一个实施例中的针对Ag微粒的微粒尺寸分布。
[0021]图6A到图6B提供了如一个示例性空化处理所提供的空化处理之前以及空化处理之后的在一个实施例中的微粒的扫描电子显微镜检查法(SEM)图像。
[0022]图7A到图7B提供了显示出通过球磨研磨处理制造的浆体所形成的生胚带的表面质量和通过空化处理制造的浆体所形成的生胚带的表面质量的差异的照片。
[0023]图8示出了在一个实施例中由通过水力空化处理形成的浆体流延成型的生胚带的高度的尺度稳定性。
【具体实施方式】
[0024]下面是与利用来自空化装置的浆体的流延成型及其制造方法相关的各种概念以及各种实施例的详细描述。应当理解的是上面引入并且将在下面更为详细地讨论的各种概念和可以以许多方式中的任何一种来实施，由于所公开的概念不限于实施的任何特定方式。特定实施的例子和应用仅提供用于说明性目的。
[0025]gAt
[0026]空化可以指液体中形成气体空腔(例如，小的没有液体的区域例如气泡或孔洞)，其是作为作用到液体上的力的结果而形成的。该过程通常会在液体经受了压力的快速改变时发生，所述压力的快速改变导致了在压力相对较低的地方形成空腔。当受到较高压力时，这些孔洞可能内爆并且可能生成强烈的震荡波。取决于应用，任何空化的适合模式可以被采纳到这里所提供的方法和系统中。例如，在一个实施例中的空化处理可能涉及或可能是水力空化。
[0027]水力空化可以指的是汽化、气泡生成以及气泡破裂的过程，其发生在流动的液体中，作为压力的降低和随后的升高的结果。水力空化可以通过使得液体以特定的速度通过狭隘的通道或者通过借助于液体而对物体进行机械旋转来产生。在狭隘通道的情况下并且基于系统的特定(或唯一)几何形状，压力和动能的结合可能在局部狭隘处的下游产生水力空化空洞并生成了高能空化气泡。
[0028]孔口和文氏管可以用于生成空化。可以采用文氏管是因为其平滑的收敛和发散部分，使得其可以在咽喉处针对跨越其的给定压力降生成较高的速度。另一方面，一组孔口在管道的给定横截面区域中可以容纳更多数目的孔(孔的更大的周长)。两种选择都可能。
[0029]—些现有的空化系统利用了相对的水射流从而产生发生空化所需要的压力，另一些通过利用水力栗来驱动并且振荡柱塞来产生压力和导致的真空，所述柱塞将低粘度的材料吸入并且接着将低粘度材料推送通过特定的点，在该处发生空化。然而，这些现有系统中没有一个能够胜任处理具有大于流体粘度的粘度的原材料，将成分驱散开或者通过解团聚而达到希望的微粒尺寸分布。
[0030]空化设备
[0031]取决于应用，任何能够执行空化或乳化工艺的合适的设备都可以采用。在一个实施例中提供了一种装置系统，包括:第一馈送管道，适配为包含原材料，所述原材料具有第一粘度并且将被提供到处于下游且与所述装置相分离的水力空化腔室中。所述系统还可以包括气动的活塞，其配置为产生具有第一