CN108190861B - 一种碳纳米管分散和定向捕集装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碳纳米管分散和定向捕集装置，主要由真空放电装置由真空放电装置合页1、真空反应室2、电弧发生器3、陶瓷二号支座24组成；碳管发生装置由绝缘一号导管4、粒子带电器5、陶瓷一号支座6、离心风机7、离心风机控制开关9、绝缘二号导管8、绝缘三号导管11、磁场添加器12组成；碳管收集装置由烘箱15、烘箱控制开关13、矩形支架22、载物片23、隔热前挡板16、隔热后挡板17、隔热挡板控制开关14、橡胶棒19、传送带20、电机18、电机辅助支架21组成。

Description

一种碳纳米管分散和定向捕集装置

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管分散与捕捉收集装置，特别涉及到一种高效分散并定向捕集碳纳米管的装置，属于碳纳米材料分散领域。

背景技术

碳纳米管是一种径向尺寸为纳米级别的空心管状结构的微纳米材料，自身尺寸的数量级达到纳米级别后其表面原子总数与总原子总数的比值就会大幅增加，表现出粒子的表面能和表面张力增加的效果，同时碳纳米管受到范德华力和色散力的作用，在这些力的综合作用下，碳纳米管很容易相互吸引、无序的缠绕在一起形成团聚体，而团聚的碳纳米管严重制约了单根碳纳米管应有的力学、电学、热学等的优异性能，同时也影响了气相法分散的碳纳米管的有效捕捉收集。

例如中国发明专利CN206970218U提供了一种碳纳米管收集装置，利用载气作为动力推动碳源原料在反应管内进行反应，并最终实现碳纳米管的收集。上述方法虽能成功收集到碳纳米管，但无法保证收集后碳纳米管的均匀性，同时会使得碳纳米管的方向杂乱，不利于有效利用。

因此，对碳纳米管进行高效的收集，获得排布相同、分散均匀的产品在实现碳纳米管的高效利用，缓解碳纳米管产量不足等问题上起到了关键性的作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳纳米管分散和定向捕集装置，其具有结构简单、原理可靠、安全性强、高效分散和定向捕集碳纳米管等优点，能够实现碳纳米管的高效利用。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种碳纳米管分散和定向捕集装置，主要由真空放电装置、碳管发生装置、碳管收集装置、绝缘支架组成。其中真空放电装置由真空放电装置合页、真空反应室、电弧发生器、陶瓷支座、绝缘支架组成；碳管发生装置由绝缘导管、粒子带电器、陶瓷支座、离心风机、离心风机控制开关、磁场添加器组成；碳管收集装置由烘箱、烘箱控制开关、矩形支架、载物片、隔热挡板、隔热挡板控制开关、橡胶棒、传送带、电机、电机辅助支架组成。真空反应室通过四个陶瓷支座固定在绝缘支架上，在真空反应室的上下左右四个面分别对称开大小相同的小孔，四个电弧发生器通过小孔插入真空反应室内；真空反应室的后壁设有真空放电装置合页，可实现开关方便填料，前壁开一小孔连接绝缘导管；粒子带电器位于真空反应室一侧，通过四个陶瓷支座固定在绝缘支架上，内设有电容器，电容器两电极分别位于上下两面上，靠近真空反应室的一面开设小孔，并通过绝缘导管与上述真空反应室开设的小孔相连，与此相对的远离真空反应室的一面也开设小孔并通过绝缘导管与离心风机进风口相连；离心风机一侧连有控制开关，控制风机开关及风速大小，风机出风口通过绝缘导管与磁场添加器前壁的开口相连；磁场添加器上下两面安装两块异性磁铁，后壁由烘箱前壁所带的可滑动的隔热挡板密封；烘箱前后两面均用可上下滑动的隔热挡板密封，前壁与磁场添加器实现连接，烘箱的两个侧面内侧对称焊有矩形支架，并沿着竖直方向线性阵列50个，用以支撑橡胶片，实现碳纳米管的收集，外侧安装的烘箱控制开关和隔热挡板控制开关相邻；在烘箱的后壁是一根截面积大于烘箱后壁面积的橡胶棒，能实现左右移动，并通过烘箱后壁的隔热挡板实现与烘箱的连接；在橡胶棒的后侧装备一台电机和电机辅助支架，两者对称分布在橡胶棒两侧，上方共同套有一根传送带，传送带的外侧覆盖上毛皮，并与橡胶棒接触；以上装置均固定在绝缘支架上。

本发明的有益效果是，提供一种碳纳米管分散和定向捕集装置。本设备原理可靠，运行时安全性高，可以高效收集到大量、排布均匀碳纳米管。

附图说明

为进一步解释本发明的实施方式，用如下附图进行说明。

图1是本发明一种碳纳米管分散和定向捕集装置的整体示意图。

图2是本发明一种碳纳米管分散和定向捕集装置中的烘箱左视图；

图3是本发明一种碳纳米管分散和定向捕集装置中的烘箱剖面图。

图4是本发明一种碳纳米管分散和定向捕集装置中的烘箱后视图。

图中：1.真空放电装置合页，2.真空反应室，3.电弧发生器，4.绝缘一号导管，5.粒子带电器，6.陶瓷一号支座，7.离心风机，8.绝缘二号导管，9.离心风机控制开关，10.绝缘支架，11.绝缘三号导管，12.磁场添加器，13.烘箱控制开关，14.隔热挡板控制开关，15.烘箱，16.隔热前挡板，17.隔热后挡板，18.电机，19.橡胶棒，20传送带，21.电机辅助支架，22.矩形支架，23.载物片，24.陶瓷二号支座

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图1-4所示，本发明由真空放电装置、碳管发生装置、碳管收集装置、绝缘支架组成，其中真空放电装置由真空放电装置合页1、真空反应室2、电弧发生器3、陶瓷二号支座24组成；碳管发生装置由绝缘一号导管4、粒子带电器5、陶瓷一号支座6、离心风机7、离心风机控制开关9、绝缘二号导管8、绝缘三号导管11、磁场添加器12组成；碳管收集装置由烘箱15、烘箱控制开关13、矩形支架22、载物片23、隔热前挡板16、隔热后挡板17、隔热挡板控制开关14、橡胶棒19、传送带20、电机18、电机辅助支架21组成。其中真空反应室2通过四个陶瓷二号支座24固定在绝缘支架10上，在真空反应室2的上下左右四个面分别对称开大小相同的小孔，四个电弧发生器3通过小孔插入真空反应室2内；真空反应室2的后壁设有真空放电装置合页1，可实现开关填料，前壁开一小孔连接绝缘一号导管4；粒子带电器5位于真空反应室2一侧，同样通过四个陶瓷一号支座6固定在绝缘支架10上，内设有电容器，电容器两电极分别位于上下两面上，靠近真空反应室2的一面开设小孔，并通过绝缘一号导管4与上述真空反应室2开设的小孔相连，与此相对的远离真空反应室2的一面也开设小孔并通过绝缘二号导管8与离心风机7进风口相连；离心风机7一侧连有离心风机控制开关9，控制风机开关及风速大小，离心风机7出风口通过绝缘三号导管11与磁场添加器12前壁的开口相连；磁场添加器12上下两面安装两块异性磁铁，后壁由烘箱15前壁所带的可滑动的隔热前挡板16密封；烘箱15前后两面均用可上下滑动的隔热挡板密封，前壁用隔热前挡板16密封并与磁场添加器12实现连接，烘箱15的两个侧面内侧对称焊有矩形支架22，并沿着竖直方向线性阵列50个，用以支撑橡胶片，实现碳纳米管的收集，外侧安装的烘箱控制开关13和隔热挡板控制开关14相邻；在烘箱15的后壁是一根截面积大于烘箱15后壁面积的橡胶棒19，能实现左右移动，并通过烘箱15后壁的隔热挡板17实现与烘箱15的连接；在橡胶棒19的后侧装备一台电机18和电机辅助支架21，两者对称分布在橡胶棒19两侧，上方共同套有一根传送带20，传送带20的外侧覆盖上毛皮，并与橡胶棒19接触；以上装置均固定在绝缘支架10上。

下面将对本发明的工作原理和工作过程作出进一步阐述：

打开真空放电装置合页1，将碳纳米管原料放入，然后打开电弧发生器3开关，使碳纳米管在真空反应室2内呈团聚状的碳纳米管在电弧的热激励下分散开来；随后打开离心风机控制开关9，由于风机7吸力作用，使得被分散开的碳纳米管通过绝缘导管4进入粒子带电器5内，并经粒子带电器5内电容的作用使碳纳米管集体带上均匀正电荷；随后又依靠风机7吸力，将上述带上同种正电荷的碳纳米管吹入磁场添加器12内，带电碳纳米管由于受到洛伦兹力开始运动；紧接着，打开隔热挡板控制开关14，隔热前挡板16与隔热后挡板17分别上下收缩打开，令烘箱15前后壁打开，使得碳纳米管顺利进入烘箱15以及保证烘箱15后部与橡胶棒19的充分接触，与此同时，打开电机18控制开关，电机18带动覆盖有毛皮的传送带20转动，使得传送带20与橡胶棒19充分摩擦，令橡胶棒19带上负电，之后由于异性相吸原理，引导不同朝向的带电碳纳米管在电荷吸引下最后变为同向，这样，烘箱内的碳纳米管实现了同向分布并被矩形支架22上的橡胶片吸引落在其上面；之后，关闭隔热挡板控制开关14再次封住烘箱15，然后打开烘箱控制开关13，对烘箱15内物体进行加热，使得橡胶片融化，停留在上面的碳纳米管自由落体在烘箱底部的载物片23上，紧接着再次打开隔热挡板控制开关14，将烘箱内橡胶片融化后产物排出，向左移动橡胶棒19，从烘箱15下面取出载物片23，最终获得收集到的碳纳米管。

Claims (1)

1.一种碳纳米管分散和定向捕集装置，由真空放电装置、碳管发生装置、碳管收集装置、绝缘支架组成，其中真空放电装置由真空放电装置合页、真空反应室、电弧发生器、陶瓷二号支座组成；碳管发生装置由绝缘一号导管、粒子带电器、陶瓷一号支座、离心风机、离心风机控制开关、绝缘二号导管、绝缘三号导管、磁场添加器组成；碳管收集装置由烘箱、烘箱控制开关、矩形支架、载物片、隔热前挡板、隔热后挡板、隔热挡板控制开关、橡胶棒、传送带、电机、电机辅助支架组成；

真空反应室通过四个陶瓷二号支座固定在绝缘支架上，在真空反应室的上下左右四个面分别对称开大小相同的小孔，四个电弧发生器通过小孔插入真空反应室内；真空反应室的后壁设有真空放电装置合页，可实现开关填料，前壁开一小孔连接绝缘导管；

粒子带电器位于真空反应室一侧，同样通过四个陶瓷一号支座固定在绝缘支架上，内设有电容器，电容器两电极分别位于上下两面上，靠近真空反应室的一面开设小孔，并通过绝缘一号导管与上述真空反应室开设的小孔相连，与此相对的远离真空反应室的一面也开设小孔并通过绝缘二号导管与离心风机进风口相连；离心风机一侧连有离心风机控制开关，控制风机开关及风速大小，离心风机出风口通过绝缘三号导管与磁场添加器前壁的开口相连；

磁场添加器上下两面安装两块异性磁铁，后壁由烘箱前壁所带的可滑动的隔热前挡板密封；烘箱前后两面均用可上下滑动的隔热挡板密封，前壁用隔热前挡板密封并与磁场添加器实现连接，烘箱的两个侧面内侧对称焊有矩形支架，并沿着竖直方向线性阵列50个，用以支撑橡胶片，实现碳纳米管的收集，外侧安装的烘箱控制开关和隔热挡板控制开关相邻；

烘箱的后壁是一根截面积大于烘箱后壁面积的橡胶棒，能实现左右移动，并通过烘箱后壁的隔热挡板实现与烘箱的连接；在橡胶棒的后侧装备一台电机和电机辅助支架，两者对称分布在橡胶棒两侧，上方共同套有一根传送带，传送带的外侧覆盖上毛皮，并与橡胶棒接触；以上装置均固定在绝缘支架上。

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