CN106185911A - 一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置,包括石墨片材制造装置和石墨单晶体制备装置,制造特殊的薄型石墨片,再利用薄型石墨片分离出单晶体。与现有技术相比,本发明的将桨叶上石墨粉尘出口和粘合剂出口释放的石墨粉溶液平铺按压,形成薄型石墨片材,而薄型石墨片材放置隔层上加热,配合振动装置将片材上分离出的单晶体剥落,薄型的石墨片材在高温加热后,单晶体层更容易分离,提取石墨单晶体效率更高,耗能更少。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料制造装置,特别是一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置,属于新型材料制备领域。
背景技术
近年来,随着科技的蓬勃发展,电子产品的工作性能不断地被提升,并且电子产品的尺寸亦越来越小,而随着电子产品的工作速度与效率的提高,这也意味着电子产品的发热量越来越大,因此电子产品不仅需要配备相应的散热装置,还要确保散热装置具有绝佳的散热能力,以适时地散除电子产品内部的电子组件工作时所产生的热能,借此确保电子产品能正常运作,进而提高产品性能的可靠性及延长产品的使用寿命。
对此,石墨片 (Graphite Sheet) 因具有相对于金属散热片的低密度特性,以及具 有高散热 / 导热、绝缘抗腐蚀及低热阻等特性,目前已成为用以帮助电子产品实现快速散 热 / 导热的首选材料。石墨片除了可以沿水平进行导热,还可沿垂直方向进行导热,特别是 石墨片为片层状结构,因此更能适用于任何产品的表面,以利于达到更佳的散热 /导热的 作用。然而,在传统的石墨片的制备过程中,通常须先对天然的石墨鳞片进行酸化处理 及连续高温锻烧以产生石墨蓬松片,接着静置石墨蓬松片一特定时间以便退温取出。之后, 还须将石墨蓬松片滚压成预定厚度的石墨片,以完成石墨片的制备。值得注意的是,在单次 石墨片的制备过程,仅能获得一石墨片,如此反复操作将花费大量的制备时间,这将使得石 墨片的产能效率无法提高。
如专利号为201310369027.3一种纳米石墨片的制备方法,以天然鳞片石墨为原料,采用氧化剂和插层剂对天然鳞片石墨进行氧化插层处理,形成插层可膨胀石墨,采用微波加热方式对插层可膨胀石墨进行膨化,形成膨胀石墨,其后,在有机溶剂中,采用超声辐照对膨胀石墨进行剥离而成纳米石墨片;本发明方法操作简单,效率高,安全性好,膨胀均匀;所制备出的纳米石墨片其直径为0.5~20μm,厚度为0.35~50nm,平均厚度35nm,剥离程度高,具有卷筒形、卷曲S形、凹凸团块形不同形貌,导热性能良好,在有机溶剂中容易分散。
又如申请号为201410122837.3一种石墨片的制备方法,包括提供第一石墨片,并且黏附第一及第二离型基材于第一石墨片 的第一及第二表面上,接着沿第一石墨片的第一侧边分离第一及第二离型基材,以将第一石墨片分离为厚度均匀的第二及第三石墨片,之后压实分离后的第二石墨片,且黏附第三离型基材于压 实后的第二石墨片的分离面上,以便沿第二石墨片的第二侧边分离第一及第三离型基材,进而将第二石墨片分离为厚度均匀的第四及第五石墨片。本发明所提出的石墨片的制备方法可减少传 统石墨片的制备时间,并且还可简化制备流程,降低成本及减少污染。
以上两种制备方法都均影响了石墨片晶体的物理形态和化学形态,制备出的石墨会存在特性上的偏差。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,而提供一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置,包括石墨片材制造装置和石墨单晶体制备装置;所述石墨片材制造装置包括制备槽,制备槽为圆槽结构,所述制备槽内设置有薄化装置,所述薄化装置包括主轴,连接所述主轴设置有两根活动臂,两根所述的活动臂分别铰接在主轴上,两根所述的活动臂可相对活动,所述活动臂的端部设置有桨叶,所述桨叶上设置有石墨粉尘出口和粘合剂出口,所述主轴上设置有下压装置;所述桨叶上设置有吸附装置,所述吸附装置包括穿过桨叶设置的多根连杆,连杆的一端连接桨叶地面,另一端连接提拉块;所述制备槽靠近底部的内边壁上设置有吸尘装置,制备槽的底部设置有加热层;所述石墨单晶体制备装置包括反应炉,所述反应炉内设置有多层用于放置石墨片材的隔层,所述隔层固定在反应炉内壁上,所述反应炉内壁上还设置有多个与隔层对应的磨损板,所述磨损板固定在反应炉内壁上,磨损板部分位于隔层上方,磨损板朝向隔层的面上具有磨擦颗粒,磨损板的另一面上设置有电阻加热器,连接磨损板设置有振动装置,所述振动装置分别连接每个磨损板,所述反应炉上还设置有内部鼓风装置;所述反应炉底部设有漏斗管道,连接漏斗管道设置有提纯罐,所述提纯罐底部设置有螺旋桨,提纯罐内上部设置有抽气管道,所述抽气管道分布在提纯罐内上部,所述漏斗管道与提纯罐之间具有闭合阀门。
作为更进一步的优选方案,所述两根所述活动臂上的桨叶可相互连接,所述桨叶的一个长边为圆弧面,所述石墨粉尘出口和粘合剂出口位于圆弧面上,桨叶在制备槽旋转推进,其圆弧面为推进的一面。
作为更进一步的优选方案,所述桨叶的断面距离制备槽的边壁具有间隙。
作为更进一步的优选方案,所述活动臂为L形结构,其较长的部分连接主轴,其较短的部分连接桨叶。
作为更进一步的优选方案,所述反应炉连接多层隔层的部分上设置有提升装置,所述提升装置为提升板,多层隔层固定在提升板上,提升板连接反应炉处设置有用于提升的驱动电机。
作为更进一步的优选方案,所述反应炉上设置有压力控制阀。
有益效果
与现有技术相比,本发明的一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置,通过两个活动臂的相对旋转,带动桨叶将石墨溶液平铺在制备槽内,再进行下压,取得薄厚度的石墨片材,吸附装置可以在石墨片材成型后进行提取,不损坏石墨片材,加热层则可以加速石墨溶液的成型,薄型的石墨片材在高温加热后,单晶体层更容易分离,提取石墨单晶体效率更高,将石墨片材进行高温加热,然后利用磨损板对石墨片材进行物理磨损,将高温下石墨片材表面上分离出的单晶体从石墨片材上分离,完成石墨单晶体制备,而提纯罐收集从石墨片材上分离的物质,利用石墨单晶体相比其他杂质或多晶体较轻的特点,吸收漂浮在提纯罐上部单晶体含量较高的空气,提取到纯度较高的石墨单晶体,,具体具有以下优点:
1.两个桨叶的相对旋转可以形成圆形面,可以将石墨溶液平铺在制备槽内,伴随下压可以是最终形成的石墨片材具有更薄的厚度,便于后期裁剪和特定场合使用。
2. 石墨粉尘出口和粘合剂出口设置在桨叶上,可以在桨叶活动的同时进行释放,根据形成的石墨片材实际的厚度来进行增减投放量,便于控制最终形成的石墨片材的厚度。
3. 吸附装置利用连杆拖拽桨叶底部,形成负压,从而方便取出薄型石墨片材,避免使用其他器械而对薄型石墨片材造成损坏。
4. 吸尘装置可以将制备槽多余散落的石墨粉尘清理,保证成型的石墨片材的光泽度和平整性。
5. 隔层和磨损板相互配合,可以对隔层上的石墨片材进行加热和磨损处理,取得石墨单晶体方法简单高效,适合广泛运用。
6. 振动装置可以调节磨损板对石墨片材的磨损频率和范围,根据不同材质的石墨板可以进行针对性的调节。
7. 提升装置可以调节石墨片材被磨损的力度,调节提升力度可以选择获得单晶体石墨和多晶体石墨,增加了其用途。
附图说明
图1是石墨片材制造装置的结构示意图;
图2是桨叶的结构示意图;
图3是石墨单晶体制备装置的结构示意图;
其中,1-制备槽,2-主轴,3-活动臂,4-桨叶,5-石墨粉尘出口,6-粘合剂出口,7-下压装置,8-连杆,9-提拉块,10-吸尘装置, 11-反应炉,12-隔层,13-磨损板,14-电阻加热器,15-振动装置,16-内部鼓风装置,17-提升板,18-压力控制阀,19-漏斗管道,20-提纯罐,21-螺旋桨,22-抽气管道。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。
如图所示,本发明的一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置,包括石墨片材制造装置和石墨单晶体制备装置;
石墨片材制造装置包括制备槽1,制备槽1为圆槽结构,所述制备槽1内设置有薄化装置;
所述薄化装置包括主轴2,主轴2为纵向的转动轴,连接所述主轴2设置有两根活动臂3,两根所述的活动臂3分别铰接在主轴2上,两根所述的活动臂3可相对活动;
所述活动臂3的端部设置有桨叶4,所述桨叶4上设置有石墨粉尘出口5和粘合剂出口6;
所述桨叶4上设置有吸附装置,所述吸附装置包括穿过桨叶4设置的多根连杆8,连杆8的一端连接桨叶4地面,另一端连接提拉块9;
所述制备槽1靠近底部的内边壁上设置有吸尘装置10,制备槽1的底部设置有加热层。
所述主轴2上设置有下压装置7,下压装置7可以调节下压的力度和持续时间,下压装置7一般采用间歇性下压的模式。
所述两根所述活动臂3上的桨叶4可相互连接,所述桨叶4的一个长边为圆弧面,所述石墨粉尘出口5和粘合剂出口6位于圆弧面上,桨叶4在制备槽1旋转推进,其圆弧面为推进的一面。
所述桨叶4的断面距离制备槽1的边壁具有间隙。
所述活动臂3为L形结构,其较长的部分连接主轴2,其较短的部分连接桨叶4。
所述桨叶4的宽度为其长度的1/5-1/10。
石墨单晶体制备装置包括反应炉11,所述反应炉11内设置有多层用于放置石墨片材的隔层12,所述隔层12固定在反应炉11内壁上,所述反应炉11内壁上还设置有多个与隔层12对应的磨损板13;
所述磨损板13固定在反应炉11内壁上,磨损板13部分位于隔层12上方,磨损板13朝向隔层12的面上具有磨擦颗粒;
磨损板13的另一面上设置有电阻加热器14;
连接磨损板13设置有振动装置15,所述振动装置15分别连接每个磨损板13;
所述反应炉11上还设置有内部鼓风装置16,对内部的气流循环有着帮助。
所述反应炉11底部设有漏斗管道19,连接漏斗管道19设置有提纯罐20,所述提纯罐20底部设置有螺旋桨21,螺旋桨21先将提纯罐20内所有物质吹散,是所有颗粒物质弥漫在提纯罐20内,而较重的杂质则首先降落,较轻的物质则漂浮在提纯罐20内时间较久,提纯罐20内上部设置有抽气管道22,待较重的杂质降落后,利用抽气管道22对提纯罐20内上层空气进行吸纳,所述漏斗管道19与提纯罐20之间具有闭合阀门,而抽气管道22分布在提纯罐20内上部可以增大一次性吸气面积,快速吸收上部空气,避免吸气时间长,单晶体出现下落情况。
进一步的,所述反应炉11连接多层隔层12的部分上设置有提升装置,所述提升装置为提升板17,多层隔层12固定在提升板17上,提升板17连接反应炉11处设置有用于提升的驱动电机,一般电脑终端控制,提升的力度需要非常精确,而且跨度也非常小。
进一步的,设置有至少三层隔层12,相邻两个隔层12之间间距为10cm-20cm。
进一步的,所述隔层12的长度为40cm-60cm。
进一步的,所述反应炉11上设置有压力控制阀18。
以上所述,仅为本申请较佳的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置,其特征在于:包括石墨片材制造装置和石墨单晶体制备装置;所述石墨片材制造装置包括制备槽(1),制备槽(1)为圆槽结构,所述制备槽(1)内设置有薄化装置,所述薄化装置包括主轴(2),连接所述主轴(2)设置有两根活动臂(3),两根所述的活动臂(3)分别铰接在主轴(2)上,两根所述的活动臂(3)可相对活动,所述活动臂(3)的端部设置有桨叶(4),所述桨叶(4)上设置有石墨粉尘出口(5)和粘合剂出口(6),所述主轴(2)上设置有下压装置(7);所述桨叶(4)上设置有吸附装置,所述吸附装置包括穿过桨叶(4)设置的多根连杆(8),连杆(8)的一端连接桨叶(4)地面,另一端连接提拉块(9);所述制备槽(1)靠近底部的内边壁上设置有吸尘装置(10),制备槽(1)的底部设置有加热层;所述石墨单晶体制备装置包括反应炉(11),所述反应炉(11)内设置有多层用于放置石墨片材的隔层(12),所述隔层(12)固定在反应炉(11)内壁上,所述反应炉(11)内壁上还设置有多个与隔层(12)对应的磨损板(13),所述磨损板(13)固定在反应炉(11)内壁上,磨损板(13)部分位于隔层(12)上方,磨损板(13)朝向隔层(12)的面上具有磨擦颗粒,磨损板(13)的另一面上设置有电阻加热器(14),连接磨损板(13)设置有振动装置(15),所述振动装置(15)分别连接每个磨损板(13),所述反应炉(11)上还设置有内部鼓风装置(16);所述反应炉(11)底部设有漏斗管道(19),连接漏斗管道(19)设置有提纯罐(20),所述提纯罐(20)底部设置有螺旋桨(21),提纯罐(20)内上部设置有抽气管道(22),所述抽气管道(22)分布在提纯罐(20)内上部,所述漏斗管道(19)与提纯罐(20)之间具有闭合阀门。
2.根据权利要求1所述的一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置,其特征在于:所述两根所述活动臂(3)上的桨叶(4)可相互连接,所述桨叶(4)的一个长边为圆弧面,所述石墨粉尘出口(5)和粘合剂出口(6)位于圆弧面上,桨叶(4)在制备槽(1)旋转推进,其圆弧面为推进的一面。
3.根据权利要求1所述的一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置,其特征在于:所述桨叶(4)的断面距离制备槽(1)的边壁具有间隙。
4.根据权利要求1所述的一种石墨原料铺压及石墨单晶体提取一体装置,其特征在于:所述活动臂(3)为L形结构,其较长的部分连接主轴(2),其较短的部分连接桨叶(4)。
5.根据权利要求1所述的一种石墨单晶体制备提纯装置,其特征在于:所述反应炉(11)连接多层隔层(12)的部分上设置有提升装置,所述提升装置为提升板(17),多层隔层(12)固定在提升板(17)上,提升板(17)连接反应炉(11)处设置有用于提升的驱动电机。
6.根据权利要求1所述的一种石墨单晶体制备提纯装置,其特征在于:所述反应炉(11)上设置有压力控制阀(18)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |