CN109153563B - 用于制作纳米粒子和纳米粒子悬浮液的设备 - Google Patents

Abstract

一种经配置以通过使导电线的至少一线段爆裂而形成纳米粒子的线爆组合件。所述线爆组合件包含：线轴，其支撑所述导电线；容器，其限定线爆室；在所述线爆室中用于从所述线轴拉出所述导电线并且在所述导电线的线段上施加张力的构件；以及电源，其用于将电流提供到所述导电线的所述线段。所述电流经配置以使所述导电线的所述线段爆裂成纳米粒子。

Description

用于制作纳米粒子和纳米粒子悬浮液的设备

技术领域

本公开大体上涉及纳米粒子，且更具体地说，涉及纳米粒子的形成。

背景技术

纳米粒子以多种形式存在，包含组装在微米粒子的表面上的纳米粒子和通过将纳米粒子涂布在中空微球体上而形成的纳米壳层。此外，纳米粒子可用于多种应用中，例如用于内燃机和排气系统的涂层中或用于激活大块金属部件的烧结。纳米粒子还可用于多种生物和医疗应用中。

可以多种方法产生纳米粒子，例如线爆(wire explosion)、干粉分离和激光烧蚀。线爆是一种相关技术方法，其包含通过导电线的电流的瞬时电容性放电，从而使线爆裂以形成纳米粒子。然而，在相关技术的线爆方法中，线在不可燃溶剂(例如水)中爆裂，所述不可燃溶剂在纳米粒子形成时基本上与纳米粒子反应。与溶剂反应的这种污染降低了通过此方法形成的纳米粒子的质量和有用性。类似地，相关技术飞秒激光烧蚀方法在溶剂中执行，这导致纳米粒子的污染。此外，相关技术过滤方法(例如使用空气分离器按大小过滤粒子)需要处置干粉，这存在安全风险和污染风险。

许多相关技术线爆方法还导致线爆操作之间的大量停工时间(即，工作循环中的大停工百分率)。例如，一些相关技术线爆方法包含有限数目的离散线段，这些线段以逐步方式连续地爆裂。此外，一些相关技术线爆方法使线的一端在爆裂操作期间不受约束。使线的一端在线爆期间不受约束可能导致可靠性问题。例如，由于例如线段的长度的变化和/或在线爆操作期间施加到线段的张力的变化，纳米粒子大小可能在不同线爆操作之间改变。

发明内容

本公开是针对经配置以通过使导电线的至少一段爆裂来形成纳米粒子的线爆组合件的各种实施例。在一个实施例中，所述线爆组合件包含：线轴，其支撑所述导电线；容器，其限定线爆室；在所述线爆室中用于从所述线轴拉出所述导电线且在所述导电线的线段上施加张力的构件；以及电源，其用于将电流提供到所述导电线的所述线段。所述电流经配置以使所述导电线的所述线段爆裂成纳米粒子。用于拉动且施加张力在所述导电线的所述线段上的所述构件可包含可旋转地容纳于所述线爆室中的线夹持组合件。所述线夹持组合件可包含：缠绕与张紧部件；至少第一夹具组合件和第二夹具组合件，其联接到所述缠绕与张紧部件；以及线引导件，其在所述至少第一夹具组合件与第二夹具组合件之间联接到所述缠绕与张紧部件。所述至少第一夹具组合件和第二夹具组合件各自经配置以在夹持位置与脱离位置之间移动。所述线夹持组合件的旋转经配置以将所述导电线的所述线段拉动到所述线爆室中且将所述导电线的所述线段缠绕在缠绕与张紧部件的至少一部分上以将张力施加到所述导电线的所述线段。在所述至少第一夹具组合件和第二夹具组合件处于所述夹持位置时，所述导电线的所述线段在所述线引导件与所述至少第一夹具组合件和第二夹具组合件中的一个之间延伸。所述线爆组合件还可包含：第一电线，其联接到所述第一夹具组合件；第二电线，其联接到所述第二夹具组合件；以及第三电线，其联接到所述线引导件。所述电源联接到所述第一电线和所述第二电线，且所述电源经配置以交替地经由所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件将所述电流提供到所述导电线的所述线段以使所述导电线的所述线段爆裂成所述纳米粒子。所述第一电线和所述第二电线可各自具有第一极性，且所述第三电线可具有与所述第一极性相反的第二极性。所述线爆组合件还可包含联接到所述线夹持组合件的电机，所述电机经配置以使所述线夹持组合件在所述线爆室中旋转。所述容器可包含具有至少一个凸起部的内向凸轮表面，且所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件可各自包含接合所述凸轮表面的滚筒。所述滚筒与所述容器的所述凸轮表面上的所述至少一个凸起部之间的接合经配置以使所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件交替地移动到所述脱离位置。所述线爆组合件可包含限定于所述容器中的入口开口和容纳于所述线爆室中的馈线引导件。所述入口开口经配置以收纳延伸到所述线爆室中的所述导电线。所述馈线引导件经配置以使所述导电线与所述线夹持组合件对准。所述内向凸轮表面上的所述至少一个凸起部可定位在所述入口开口和所述馈线引导件附近。在所述线夹持组合件的旋转期间，所述第一夹持组合件和所述第二夹持组合件可在到达所述入口开口之前接合所述至少一个凸起部。所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件中的每一个还可包含弹性部件，所述弹性部件经配置以将所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件偏置到所述夹持位置。所述线爆组合件可包含：第一线引导件和第二线引导件，其联接到所述缠绕与张紧部件且位于所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件之间。所述缠绕与张紧部件可包含非导电材料。

本公开还针对经配置以形成纳米粒子悬浮液的系统的各种实施例。在一个实施例中，所述系统包含：线爆组合件，其经配置以通过使导电线的至少一线段爆裂而形成纳米粒子；以及气体流动系统，其经配置以将第一处理气体引入到线爆室中。所述线爆组合件可包含：线轴，其支撑所述导电线；容器，其限定所述线爆室；在所述线爆室中用于从所述线轴拉出所述导电线且在所述导电线的线段上施加张力的构件；以及电源，其用于将电流提供到所述导电线的所述线段。所述电流经配置以使所述导电线的所述线段爆裂成纳米粒子。所述第一处理气体可为任何合适气体或例如氧气、氮气和/或氩气等气体的组合。所述系统可包含在所述线爆室中的液体，且用于拉动且施加张力在所述导电线的所述线段上的所述构件可浸没在所述液体中，使得所述纳米粒子在所述液体中形成。所述系统还可包含联接到所述线爆组合件的鼓泡器系统，所述鼓泡器系统经配置以将溶剂引入到所述纳米粒子以形成所述纳米粒子悬浮液。所述系统还可包含定位于所述线爆组合件与所述鼓泡器系统之间的后处理设备。所述后处理设备可经配置以引入不同于第一处理气体的第二处理气体。所述后处理设备可经配置以加热所述纳米粒子、冷却所述纳米粒子、将所述纳米粒子暴露于电磁场、将所述纳米粒子暴露于辐射、增大所述纳米粒子上的压力，和/或减小所述纳米粒子上的压力。

本公开还针对形成纳米粒子的各种方法。在一个实施例中，所述方法包含：将导电线的线段拉动到线爆室中；将基本恒定张力施加到所述导电线的所述线段；以及在将所述基本恒定张力施加到所述导电线的所述线段的同时将电流提供到所述导电线的所述线段以形成所述纳米粒子。

提供此概述以引入本公开的实施例的一系列特征和概念，所述特征和概念进一步描述于下文具体实施方式中。本概述并不意欲识别所要求的主题的关键特征或基本特征，也不意欲用来限制所要求的主题的范围。所描述特征中的一个或多个可与一个或多个其它所描述特征组合以提供可工作装置。

附图说明

参考下图描述根据本公开的用于制作纳米粒子和/或纳米粒子悬浮液的设备的实施例。贯穿诸图，使用相同附图标号来指代相同特征和组件。诸图未必是按比例绘制。

图1是根据本公开的一个实施例的用于制作纳米粒子悬浮液的系统的示意图，所述系统包含线爆组合件；

图2A和2B分别是图1中所说明的包含可旋转线夹持组合件的线爆组合件的实施例的侧视图和横截面图；以及

图3A到3D是在线爆操作期间处于四个不同角位置的图2A和2B中所说明的线夹持组合件的实施例的透视图。

具体实施方式

本公开是针对用于通过线爆技术形成纳米粒子和/或纳米粒子悬浮液的设备的各种实施例。在一个或多个实施例中，所述设备经配置以形成均一或基本均一的纳米粒子。此外，在一个或多个实施例中，所述设备经配置以形成纳米粒子，且接着将所述纳米粒子直接引入到所需溶剂中以产生纳米粒子悬浮液。纳米粒子到溶剂中的直接引入经配置以形成具有高纯度与最少或无表面污染的纳米粒子悬浮液。此外，在一个或多个实施例中，所述设备经配置而以连续或基本连续的方式形成纳米粒子，其中纳米粒子的大小和质量具有可重复性。此外，在一个或多个实施例中，所述设备经配置以在整个线爆技术期间使线维持恒定或基本恒定的张力，这经配置以辅助形成均一或基本均一的纳米粒子。

图1描绘根据本公开的一个实施例的经配置以形成纳米粒子和/或纳米粒子悬浮液的系统100的示意图。在所说明的实施例中，系统100包含：线爆组合件101，其经配置以形成纳米粒子；气体流动系统102，其经配置以将一种或多种处理气体经由至少一个流动管线103a提供到线爆组合件101；以及鼓泡器104，其经配置以将溶剂引入到纳米粒子以形成纳米粒子悬浮液。在一个或多个实施例中，系统100还可包含用于移除和/或处理来自线爆组合件101的废气的至少一个后处理设备105和/或过滤器(例如，洗涤器)设备106。

气体流动系统102和至少一个流动管线103a经配置而以适合于维持纳米粒子的恰当化学计量的流动速率将一种或多种处理气体提供到线爆组合件101。取决于纳米粒子上的所需效果，处理气体可为任何合适气体，例如是氧气以形成氧化物或是氮气以形成氮化物。此外，在一个或多个实施例中，气体流动系统102可经配置以将两种或更多种气体提供到线爆组合件101。在一个或多个实施例中，气体流动系统102可经配置以提供例如氩气等一种或多种惰性气体，以辅助使纳米粒子移动穿过系统100。

继续参考图1中所说明的实施例，鼓泡器104经配置以将溶剂引入到纳米粒子且产生气泡以使纳米粒子悬浮。在一个或多个实施例中，鼓泡器104不透空气和水分。鼓泡器104可经配置以在暴露或不暴露于大气的情况下引入溶剂。在一个或多个实施例中，系统100可包含串联或并联布置的两个或更多个起泡器104以将较大数目的纳米粒子截留在由鼓泡器104产生的气泡中和/或控制离开流动管线的气压。鼓泡器104可为任何合适类型的鼓泡器，例如，包含浸没在一定体积的溶剂中的管的相对简单的鼓泡器或包含经配置以产生较小气泡且由此使较大数目的纳米粒子悬浮(即，截留)的扩散器的相对较复杂的鼓泡器。在一个或多个实施例中，鼓泡器104可经配置以产生更复杂的流动图案以增大纳米粒子截留，例如通过使溶剂级联和/或引发溶剂的超声搅动。

仍参考图1中所说明的实施例，后处理设备105限定至少一个后处理室，所述至少一个后处理室可用以将一种或多种额外处理气体引入到纳米粒子中和/或在将纳米粒子发送到鼓泡器104以产生纳米粒子悬浮液之前使纳米粒子暴露于一种或多种条件。可取决于纳米粒子的期望特征和特性和纳米粒子的预期应用来通过后处理设备105对纳米粒子执行任何合适处理气体、条件或其组合。在后处理设备105经配置以将新处理气体(例如，不同于通过气体流动系统102引入到线爆组合件101中的处理气体的处理气体)引入到纳米粒子的一个实施例中，后处理设备105可经配置以监测且控制来自鼓泡器104的背压。此外，在一个或多个实施例中，后处理设备105可经配置以切断纳米粒子从线爆组合件101的流动(例如，在线爆组合件101与后处理设备105之间延伸的流动管线103b可包含阀)，使得例如后处理设备105可对纳米粒子执行需要的处理时间比纳米粒子从线爆组合件101的流动速率将准许的时间长的一种或多种任务。在于后处理设备105中对纳米粒子进行后处理之后，后处理设备105可经配置以重新起始纳米粒子从线爆组合件101到后处理设备105的流动且准许经过后处理的纳米粒子流入鼓泡器104中。在一个或多个实施例中，后处理设备105可经配置以在引入一种或多种处理气体之前引入催化剂。后处理设备105可经配置以将催化剂引入到后处理设备105和/或通向后处理设备105的流动管线103b中。所述催化剂可经配置以移除引入到线爆组合件101中的处理气体和/或使其失活，使得引入于后处理设备105中的处理气体不与引入于线爆组合件101中的处理气体交叉反应。

此外，在一个或多个实施例中，后处理设备105可经配置以将纳米粒子加热到高温、将纳米粒子冷却到低温、使纳米粒子暴露于电磁场和/或辐射，和/或增大或减小纳米粒子的压力。后处理设备105可包含单个后处理室或多个后处理室。因此，可依序在单个后处理室或依序在多个后处理室中执行上文所描述的任务。此外，在一个或多个实施例中，后处理设备105可经配置以在将纳米粒子引入到鼓泡器104中之前以闭环方式处理纳米粒子。此外，在一个或多个实施例中，后处理设备105可在真空下(例如，后处理设备105的后处理室中的一个或多个可为真空室)，使得后处理设备105经配置以辅助从线爆组合件101抽出纳米粒子。在一个或多个替代实施例中，可提供无后处理设备105的系统100。

此外，在一个或多个实施例中，系统100可经配置以形成干燥纳米粒子粉末而非纳米粒子悬浮液。在一个或多个实施例中，系统100可包含经配置以收集干燥纳米粒子粉末的一个或多个机构，例如沉淀机构、过滤机构和/或静态吸引机构。

现参考图2A到2B，根据本公开的一个实施例的线爆组合件101包含：线爆容器107，其限定线爆室108；线夹持组合件109，其容纳于线爆室108中；旋转驱动组合件110，其联接到线夹持组合件109；以及刷具与滑环组合件111，其联接到旋转驱动组合件110。旋转驱动组合件110经配置以使线夹持组合件109在线爆室108中旋转(箭头112)。线爆组合件101还包含电联接到刷具与滑环组合件111和线夹持组合件109的电源113(例如，电容性放电组)。线爆组合件101还包含在线爆室108外部的线轴114，导电线115缠绕在所述线轴上。如下文更详细地描述，线夹持组合件109的旋转(箭头112)经配置以将导电线115的至少一线段从线轴114抽出且进入线爆室108中。由电源113供应到线夹持组合件109和紧固到线夹持组合件109的导电线115的线段的电流经配置以使导电线115的线段爆裂成一系列纳米粒子。在一个或多个实施例中，电源113可包含电位从大致1kV到大致1MV且电容从大致(约)0.000001法拉到大致(约)1000法拉的一个或多个电容器。可例如取决于导电线115的特征(例如，导电线115的线段的直径、长度和/或材料)来选择从电源113供应到导电线115的线段的电流。此外，在一个或多个实施例中，电流经由导电线115的线段的放电可在大致(约)1纳秒(“ns”)到大致(约)100微秒(“μs”)内发生。

继续参考图2A到2B中说明的实施例，线爆容器107包含：底座116；侧壁117(例如，圆柱形侧壁)，其从底座116向上延伸；上部唇缘或凸缘118(例如，环形唇缘或凸缘)，其连接到侧壁117的上端；罩盖119，其经配置以可拆卸地联接到上部唇缘118的上表面120(例如，通过多个紧固件)；以及凸轮121，其联接到罩盖119的下表面122。在所说明的实施例中，凸轮121经配置以在罩盖119联接到上部唇缘118时接触上部唇缘118的内表面123。底座116、侧壁117、上部唇缘118和罩盖119一起限定线爆室108。在所说明的实施例中，线爆室108还限定入口开口124和出口开口125。在所说明的实施例中，入口开口124和出口开口125限定于线爆容器107的侧壁117中。此外，在所说明的实施例中，线爆组合件101包含延伸到入口开口124中的入口导管126和从出口开口125延伸的出口导管127。导电线115经配置以从在线爆室108外部的线轴114经由入口导管126和入口开口124延伸到线爆室108中。此外，在所说明的实施例中，线爆组合件101包含容纳于线爆室108中的馈线引导件128。导电线115经由入口导管126和入口开口124且环绕馈线引导件128的至少一部分延伸到线爆室108中。馈线引导件128经配置以使导电线115与线夹持组合件109恰当地对准。

现参考图2A到3A中所说明的实施例，线夹持组合件109包含：缠绕与张紧部件129；第一夹具组合件130和第二夹具组合件131，其联接到缠绕与张紧部件129；以及多个线引导件132、133、134、135(例如，第一、第二、第三和第四线引导件)，其联接到缠绕与张紧部件129。在所说明的实施例中，缠绕与张紧部件129为矩形板，且第一夹具组合件130与第二夹具组合件131位于缠绕与张紧部件129的对角相对拐角处，且线引导件132、133、134、135位于缠绕与张紧部件129的四个拐角中的每一个处。在一个或多个替代实施例中，缠绕与张紧部件129可具有任何其它合适的形状，且第一夹具组合件130和第二夹具组合件131以及线引导件132、133、134、135可以任何其它合适的配置布置在缠绕与张紧部件129上。此外，在一个或多个实施例中，取决于例如缠绕与张紧部件129的形状和/或大小，线夹持组合件109可包含任何其它合适数目的夹具组合件130、131(例如三个或更多个夹具组合件)以及任何其它合适数目的线引导件132、133、134、135。此外，在所说明的实施例中，夹具组合件130、131和线引导件132、133、134、135导电，且缠绕与张紧部件129不导电。在一个或多个实施例中，缠绕与张紧部件129可导电，且缠绕与张紧部件129可例如通过一个或多个橡胶垫片与夹具组合件130、131电隔离。此外，在所说明的实施例中，线引导件132、134中的两个与夹具组合件130、131对准，且其它两个线引导件133、135位于夹具组合件130、131之间。

在所说明的实施例中，线引导件132、133、134、135为滚筒，但在一个或多个实施例中，线引导件132、133、134、135可具有任何其它合适的配置。在所说明的实施例中，线引导件132、133、134、135联接到缠绕与张紧部件129的下表面136，但在一个或多个替代实施例中，线引导件132、133、134、135可联接到缠绕与张紧部件129的任何其它部分，例如缠绕与张紧部件129的侧壁137或上表面138中的一个或多个。此外，在所说明的实施例中，线引导件132、133、134、135通过向下延伸穿过缠绕与张紧部件129的紧固件联接到缠绕与张紧部件129。

此外，在所说明的实施例中，缠绕与张紧部件129限定中心开口139。在所说明的实施例中，线夹持组合件109还包含支撑缠绕与张紧部件129的支座140。支座140将缠绕与张紧部件129与线爆容器107的底座116隔开。在所说明的实施例中，支座140为限定中心开口141的中空部件，中心开口141与缠绕与张紧部件129中的中心开口139和限定于线爆容器107的底座(或底板)116中的中心开口142对准。在所说明的实施例中，线夹持组合件109还包含下部罩盖143和接合板144。支座140支撑于下部罩盖143的一部分上，且从下部罩盖143向上延伸。下部罩盖143的一部分支撑于接合板144上，使得下部罩盖143的一部分位于支座140与接合板144之间。在所说明的实施例中，接合板144收纳于限定于底板116中的凹部145中，使得下部罩盖143与底板116的上表面146齐平或基本齐平。下部罩盖143从支座140和接合板144径向向外延伸，且覆盖底板116中的凹部145和中心开口142。因此，下部罩盖143经配置以防止形成于线爆室108中的纳米粒子经由底板116中的中心开口142逸出。

继续参考图2A到3A中所说明的实施例，夹具组合件130、131中的每一个包含联接到缠绕与张紧部件129的L形支撑托架147。在所说明的实施例中，每个L形托架147包含联接到缠绕与张紧部件129的上表面138的水平支腿148和从水平支腿148向上延伸的竖直支腿149。在所说明的实施例中，L形支撑托架147的竖直支腿149分叉，使得竖直支腿149限定U形夹150。此外，在所说明的实施例中，每个夹具组合件130、131包含控制杆151，控制杆151通过U形夹销152可枢转地联接到限定于支撑托架147的竖直支腿149中的U形夹150。在所说明的实施例中，每个夹具组合件130、131还包含联接到控制杆151的上端154的滚筒153和联接到控制杆151的下端156的夹具155。在所说明的实施例中，夹具155为销形部件。在一个或多个实施例中，夹具组合件130、131的夹具155可具有任何其它合适的形状。尽管在所说明的实施例中滚筒153为圆筒形，但在一个或多个替代实施例中，滚筒153可具有任何其它合适的形状，例如球状。夹具组合件130、131的滚筒153接触凸轮121，下文描述其意义。

在所说明的实施例中，每个夹具组合件130、131包含从控制杆151向内延伸的水平销157、从水平支腿148向上延伸的竖直销158和在水平销157与竖直销158之间延伸且联接到所述水平销和竖直销的弹性部件159(例如，弹簧)。控制杆151和联接到控制杆151的夹具155经配置以在接合位置与脱离位置之间移动(例如，枢转或旋转)(箭头160)，下文描述其意义。弹性部件159经配置以将控制杆151和夹具155偏置到接合位置。

仍参考图2A到2B中所说明的实施例，凸轮121容纳于线爆室108中且包含内向凸轮表面161(即，凸轮表面161向内面向线爆容器107的纵向轴线L)。此外，在所说明的实施例中，凸轮121包含凸起部162。凸轮表面161的处于凸起部162处的部分较之于凸轮表面161的其余部分进一步向内朝向线爆容器107的纵向轴线L延伸。此外，在所说明的实施例中，凸轮表面161的处于凸起部162处的部分向内朝向线爆容器107的纵向轴线L倾斜(例如，有斜坡或成角度)，且凸轮表面161的其余部分与线爆容器107的纵向轴线L平行或基本平行(例如，凸轮表面161的其余部分竖直或基本竖直)。在一个或多个替代实施例中，整个凸轮表面161可与线爆容器107的纵向轴线L平行或基本平行(例如，整个凸轮表面161可竖直或基本竖直)。如下文更详细地描述，凸轮121的凸轮表面161经配置以使夹具组合件130、131在接合位置与脱离位置之间移动(例如，枢转或旋转)(箭头160)。

继续参考图2A到2B中所说明的实施例，旋转驱动组合件110包含驱动电机163、联接到驱动电机163的输出轴杆165的驱动轴杆164和联接到驱动轴杆164的传动部件166。此外，在所说明的实施例中，旋转驱动组合件110包含联接到驱动轴杆164的驱动齿轮167和联接到传动部件166的传动齿轮168。驱动齿轮167上的齿169与传动齿轮168上的齿170接合(例如，啮合)。此外，在所说明的实施例中，旋转驱动组合件110包含联接到线爆容器107的底座116的下表面172的旋转轴承171。驱动轴杆164的上端173可旋转地收纳于旋转轴承171中。

在所说明的实施例中，传动部件166向上延伸到线爆容器107的底座116的中心开口142中，且传动部件166的上端174联接到线夹持组合件109的接合板144。在所说明的实施例中，传动部件166为限定中心轴向开口175的中空部件。中心轴向开口175从传动部件166的下端176延伸到上端174。在致动驱动电机163时，驱动电机163使驱动轴杆164和驱动齿轮167旋转(箭头177)。此外，因为驱动齿轮167与传动齿轮168接合，因此驱动齿轮167的旋转(箭头177)引起传动齿轮168和传动部件166旋转(箭头178)。传动部件166的旋转(箭头178)引起线夹持组合件109在线爆室108内部旋转(箭头112)。可基于所需齿轮比和线爆室108中的线夹持组合件109的所需旋转速率来选择驱动齿轮167与传动齿轮168的相对大小。

此外，在所说明的实施例中，刷具与滑环组合件111联接到传动部件166的下端176。在所说明的实施例中，刷具与滑环组合件111包含滑环鼓筒179，所述滑环鼓筒具有滑环180的堆叠和在滑环180的堆叠的顶部上的盖板181。刷具与滑环组合件111还包含接触滑环180的一对刷具182(例如，碳刷具)。在所说明的实施例中，滑环鼓筒179为中空的且限定中心开口183。此外，在所说明的实施例中，由刷具182接触(例如，接合)的滑环180为包含两个半环形组件180'、180″的裂环，下文描述其意义。

在所说明的实施例中，线爆组合件101包含联接到滑环180的一系列电线184、185、186。在所说明的实施例中，电线184联接到滑环180中的一个的第一半环形组件180'，且电线185联接到滑环180的第二半环形组件180″。电线184、185、186向上穿过滑环鼓筒179的中心开口183、穿过限定于盖板181中的一个或多个开口187、向上穿过传动部件166的中心轴向开口175、穿过限定于接合板144中的一个或多个开口188且向上穿过线夹持组合件109的支座140与缠绕与张紧部件129中的相应中心开口141、139而延伸。此外，电线184、185、186的上端联接到线夹持组合件109。例如，在所说明的实施例中，电线184联接到第一夹具组合件130，电线185联接到第二夹具组合件131，且电线186联接到位于夹具组合件130、131之间的线引导件133、135(即，电线186联接到不与夹具组合件130、131对准的线引导件133、135)。此外，在所说明的实施例中，联接到线引导件133、135的电线186与联接到夹具组合件130、131的电线185、186具有相反极性。例如，在一个或多个实施例中，电线184和185可具有正极性(例如，电线184和185可为阳极)，且电线186可具有负极性(例如，电线186可为阴极)。在一个或多个实施例中，电线184和185可具有负极性，且电线186可具有正极性。此外，在所说明的实施例中，电源(电力供应器)113(例如，电容性放电组)联接到刷具与滑环组合件111的刷具182。刷具与滑环组合件111经配置以在传动部件166和容纳于其中的电线184、185、186旋转(箭头178)的同时准许电流传输到容纳于传动部件166内的电线184、185、186。即，在滑环鼓筒179、传动部件166和线夹持组合件109旋转(箭头178、112)时，刷具182维持与滑环180的堆叠的外表面189的接触，以经由滑环180将电流传输到联接到滑环180的电线184、185、186。

此外，在所说明的实施例中，旋转驱动组合件110包含联接到线爆容器107的底座116的下表面172的密封旋转通路190。传动部件166和容纳于传动部件166中的电线184、185、186向上延伸穿过密封旋转通路190。密封旋转通路190经配置以产生气密密封以防止或缓解形成于线爆室108中的纳米粒子经由线爆容器107的底座116中的中心开口142从线爆室108无意逸出的风险。密封旋转通路190可包含任何合适类型或种类的密封机构，例如使用铁磁流体的磁性液体密封机构。

图3A到3D说明图2A到2B中说明的线爆组合件101的实施例形成纳米粒子的操作。为了清楚起见，图3A到3D中省略罩盖119。在操作中，致动电机163以使线夹持组合件109在线爆室108中旋转(箭头112)。如图3A中所说明，在线夹持组合件109处于初始位置时，导电线115经由入口导管126和入口开口124延伸到线爆室108中，环绕馈线引导件128的一部分延伸，且夹持在第一夹具组合件130的夹具155与缠绕与张紧部件129上的第一线引导件132之间(即，第一夹具组合件130处于夹持位置，使得导电线115被夹持(例如，紧固)在第一夹具组合件130的夹具155与第一线引导件132之间)。

如图3B中所说明，线夹持组合件109的旋转(箭头112)引起额外长度的导电线115从线轴114抽出且延伸到线爆室108中(即，因为导电线115夹持在第一夹具组合件130与第一线引导件132之间，因此线夹持组合件109的旋转(箭头112)将更多导电线115抽出到线爆室108中)。在线夹持组合件109处于图3B中所说明的角位时，导电线115从第一夹具组合件130处的第一线引导件132延伸到位于第一夹具组合件130与第二夹具组合件131之间的第二线引导件133，使得导电线115缠绕在缠绕与张紧部件129的一部分上(例如，导电线115从第一夹具组合件130处的第一线引导件132延伸到位于第一夹具组合件130与第二夹具组合件131之间的中间线引导件133)。此外，如图3B中所说明，在线夹持组合件109于线爆室108内部旋转(箭头112)时，夹具组合件130、131的滚筒沿着凸轮121的凸轮表面161接合(例如，滚动或滑动)。在线夹持组合件109处于图3B中所说明的角位时，第二夹具组合件131的滚筒153接合凸轮121的凸起部162。凸起部162与第二夹具组合件131的滚筒153之间的接合引起控制杆151和联接到控制杆151的下端156的夹具155旋转(箭头160)到脱离位置。在控制杆151和第二夹具组合件131的夹具155处于脱离位置时，夹具155与缠绕与张紧部件129上的第三线引导件134(即，对应线引导件134)隔开。在所说明的实施例中，凸起部162定位于凸轮121上，使得在线夹持组合件109旋转(箭头112)时，第二夹具组合件131上的滚筒153在到达入口开口124之前接触凸轮121上的凸起部162。因此，第二夹具组合件131在到达入口开口124之前移动(箭头160)到脱离位置，这准许第二夹具组合件131在线夹持组合件109继续旋转(箭头112)时在馈线引导件128上方通过。

如图3C中所说明，在线夹持组合件109继续旋转(箭头112)时，线夹持组合件109继续将更多导电线115抽出到线爆室108中且将导电线115缠绕在缠绕与张紧部件129的较大部分上。在线夹持组合件109处于图3C中所说明的角位时，导电线115从第一夹具组合件130处的第一线引导件132环绕第一夹具组合件130与第二夹具组合件131之间的第二线引导件133延伸到第二夹具组合件131处的第三线引导件134。

此外，在线夹持组合件109旋转(箭头112)到图3D中所说明的角位时，第二夹具组合件131上的滚筒153脱离凸轮121上的凸起部162(即，滚筒153旋转经过凸轮121上的凸起部162)。因此，弹性部件159(例如，弹簧)迫使第二夹具组合件131返回到夹持位置。

在第二夹具组合件131返回到如图3D中所说明的夹持位置时，导电线115的线段在联接到缠绕与张紧部件129且与夹具组合件130、131对准的第一线引导件132与第三线引导件134之间延伸(例如，导电线115的线段在第一夹具组合件130处的第一线引导件132与第二夹具组合件131处的第三线引导件134之间延伸)。此外，线115的线段的相对端由第一夹具组合件130和第二夹具组合件131的夹具155接合。在线夹持组合件109处于图3D中所说明的位置时，连接到电源113的刷具182与滑环180的第一半环形组件180'接触，但不与滑环180的第二半环形组件180″接触(见图2A)。因此，在线夹持组合件109处于图3D中所说明的位置时，电流从电源113流过联接到滑环180的第一半环形组件180'的电线184。此外，因为刷具182不与滑环180的半环形组件180″接触，因此电流不流过联接到滑环180的第二半环形组件180″的电线185。因此，在第二夹具组合件131返回到夹持位置而使得第一夹具组合件130和第二夹具组合件131两者皆处于如图3D中所说明的夹持位置时，电流流过联接到第一夹具组合件130的电线184、流过第一夹具组合件130、流过电线186和位于夹具组合件130、131之间的第二线引导件133，且流过导电线115的在第一夹具组合件130与第二线引导件133之间延伸的线段(例如，电流经由与导电线115线段的相对端接触的第一夹具组合件130的夹具155和第二线引导件133流动到导电线115的线段)。流过导电线115的在第一夹具组合件130与第二线引导件133之间延伸的线段的电流经配置以使导电线115的线段爆裂。可取决于在每个线爆操作期间的爆裂的导电线115的线段的所需长度来选择缠绕与张紧部件129的大小和形状以及夹具组合件130、131和线引导件132到135在缠绕与张紧部件129上的定位。导电线115的在第二线引导件133与第二夹具组合件131之间的部分或线段不被爆裂。

导电线115的在第一夹具组合件130与第二线引导件133之间的线段的爆裂形成多个纳米粒子。在一个或多个实施例中，通过使导电线115爆裂而形成的纳米粒子可取决于例如使导电线115爆裂的处理条件而具有从大致(约)5纳米(“nm”)到大致(约)1000nm的直径。此外，尽管在一个或多个实施例中，纳米粒子可为球状或基本为球状，但在一个或多个实施例中，纳米粒子可在一个或多个维度上从球状偏差高达大致(约)10％。在一个或多个实施例中，纳米粒子可具有任何合适形状，例如条状和/或任意形状。此外，在一个或多个实施例中，纳米粒子的组成可与借以形成纳米粒子的导电线115的组成相同或基本相同。在一个或多个实施例中，在导电线115的爆裂期间可能发生较轻元素的汽化，且因此纳米粒子的组成可能不同于导电线115的组成。此外，纳米粒子的组成可取决于所引入的处理气体的类型而变化。例如，纳米粒子的组成可由于吸收和/或与处理气体中的一种或多种元素的其它反应而不同于导电线115的组成。例如，在一个或多个实施例中，处理气体可包含氧气以形成氧化物纳米粒子和/或可包含氮气以形成氮化物纳米粒子。

此外，如图3D中所说明，在使导电线115的线段爆裂之后，线夹持组合件109处于与线夹持组合件109在其处于图3A中所说明的初始角位时的角位相同或基本相同的角位，但第一夹具组合件130与第二夹具组合件131的位置调换。因此，线夹持组合件109在线爆室108内的继续旋转(箭头112)经配置而以与上文所描述的方式相同的方式使导电线115的额外线段爆裂成纳米粒子。因此，线夹持组合件109的继续旋转(箭头112)经配置以通过使导电线115的连续线段爆裂而连续地或基本连续地形成纳米粒子。如上文所描述，滑环180中的一个为包含两个半环形组件180'、180″的裂环，且因此在线夹持组合件109旋转(箭头112)时，连接到电源113的刷具182在与第一半环形组件180'接触和与第二半环形组件180″接触之间交替。因此，在线夹持组合件109旋转(箭头112)时，电流交替地流过联接到第一夹具组合件130的电线184和联接到第二夹具组合件131的电线185。以此方式，系统100经配置以交替地使导电线115的在第一夹具组合件130与第二线引导件133之间延伸的线段和导电线115的在第二夹具组合件131与第四线引导件135之间延伸的线段爆裂。此外，线夹持组合件109的继续旋转(箭头112)经配置以在于线爆处理中的每一个期间爆裂的导电线115的线段上施加一致或基本一致的张力，这经配置以辅助形成均一或基本均一的纳米粒子(即，在使用本公开的线爆组合件101的一个线爆过程期间形成的纳米粒子将具有与使用本公开的线爆组合件101的后续线爆过程期间形成的纳米粒子相同或基本相同的特征，例如大小和/或形状)。

在所说明的实施例中，导电线115冗余地夹持在夹具组合件130、131的夹具155之间。例如，在所说明的实施例中，导电线115的在夹具组合件130或131中的一个与线引导件133或135中的一个之间延伸的部分在线爆操作期间爆裂，且导电线115的在线引导件133或135与另一夹具组合件130或131之间延伸的另一部分在线爆操作期间不爆裂(例如，仅导电线115的在两个夹具组合件130、131之间延伸的线段的一部分在单个线爆操作期间爆裂)。因此，一旦导电线115的一部分已爆裂成纳米粒子，导电线115的另一部分就保持被夹具组合件130、131中的一个夹持(例如，在线爆操作之后，导电线115的末端部分保持被夹具组合件130、131中的一个紧固)。在一个或多个实施例中，线夹持组合件109可含有任何其它合适数目的夹具组合件130、131，例如三个或更多个夹具组合件。

尽管已特定地参考本发明的实施例详细地描述本发明，但本文中所描述的实施例并不意欲为穷尽性的或将本发明的范围限于所公开的确切形式。熟悉本发明所涉及的领域和技术的技术人员将了解，可在不会有意义地脱离本发明的原理、精神和范围的情况下实践所描述结构以及组装和操作方法的更改和改变。此外，尽管本文中已使用例如“水平”、“竖直”、“上部”、“下部”等相对术语和类似术语描述一个元件与另一元件的空间关系，但应理解，这些术语意欲涵盖本发明的各种元件和组件除了图中所描绘的定向之外的不同定向。此外，如本文中所使用，术语“基本上”、“约”和类似术语用作近似术语，而不是作为程度术语，且意在考虑到所属领域的技术人员应认识到的所测量的或计算的值的固有偏差。此外，如本文中所使用，在将一个组件称为“在另一组件上”或“联接到”另一组件时，其可直接在所述另一组件上或附接到所述另一组件，或其间可存在介入组件。

而且，本文中所述的任何数值范围意欲包含所述范围内涵盖的相同数值精度的所有子范围。举例来说，“1.0到10.0”的范围意欲包含1.0的所述最小值与10.0的最大值之间(且包含在内)的子范围，也就是说，具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值，如2.4到7.6。本文中所述的任何最大数值限制意欲包含其中涵盖的较低数值限制，且本说明书中所述的任何最小数值限制意欲包含其中涵盖的所有较高数值限制。因此，申请人保留修正本说明书(包含权利要求)的权利，以明确地叙述本文中明确叙述的范围内所涵盖的任何子范围。此外，根据本文中所描述的本发明的实施例的系统和/或任何其它相关装置或组件可利用任何合适硬件、固件(例如，专用集成电路)、软件或软件、固件与硬件的组合来加以实施。

Claims (20)

1.一种经配置以通过使导电线的至少一线段爆裂来形成纳米粒子的线爆组合件，其特征在于：所述线爆组合件包括：

线轴，其支撑所述导电线；

容器，其限定线爆室；

线夹持组合件，其可旋转地容纳于所述线爆室中用于从所述线轴拉出所述导电线且在所述导电线的所述线段上施加恒定的张力，所述线夹持组合件包括：

缠绕与张紧部件；

第一夹具组合件和第二夹具组合件，其联接到所述缠绕与张紧部件；以及

线引导件，其在所述第一夹具组合件与第二夹具组合件之间联接到所述缠绕与张紧部件，所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件各自经配置以在夹持位置与脱离位置之间移动，

其中，在所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件处于所述夹持位置时，所述导电线的所述线段在所述线引导件与所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件中的一个之间延伸；以及

电源，其用于将电流提供到所述导电线的所述线段，所述导电线通过所述线夹持组合件以恒定的张力张紧，所述电流经配置以使在所述线引导件与所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件中的一个之间延伸的所述导电线的所述线段爆裂成所述纳米粒子，而不使在所述线引导件与所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件中的另一个之间延伸的所述导电线的另一线段爆裂。

2.根据权利要求1所述的线爆组合件，其特征在于：

其中所述线夹持组合件的旋转经配置以将所述导电线的所述线段拉动到所述线爆室中且将所述导电线的所述线段缠绕在所述缠绕与张紧部件的至少一部分上以将所述张力施加到所述导电线的所述线段。

3.根据权利要求2所述的线爆组合件，其特征在于：进一步包括：

第一电线，其联接到所述第一夹具组合件；

第二电线，其联接到所述第二夹具组合件；以及

第三电线，其联接到所述线引导件，

其中所述电源联接到所述第一电线和所述第二电线，且

其中所述电源经配置以交替地经由所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件将所述电流提供到所述导电线的所述线段以使所述导电线的所述线段爆裂成所述纳米粒子。

4.根据权利要求3所述的线爆组合件，其特征在于：所述第一电线和所述第二电线各自具有第一极性，且所述第三电线具有与所述第一极性相反的第二极性。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的线爆组合件，其特征在于：进一步包括联接到所述线夹持组合件的电机，所述电机经配置以使所述线夹持组合件在所述线爆室中旋转。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的线爆组合件，其特征在于：

所述容器包括具有至少一个凸起部的内向凸轮表面；且

所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件各自进一步包括接合所述凸轮表面的滚筒，所述滚筒与所述容器的所述凸轮表面上的所述至少一个凸起部之间的所述接合经配置以交替地使所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件移动到所述脱离位置。

7.根据权利要求6所述的线爆组合件，其特征在于：进一步包括：

限定于所述容器中的入口开口，所述入口开口经配置以收纳延伸到所述线爆室中的所述导电线；以及

容纳于所述线爆室中的馈线引导件，所述馈线引导件经配置以使所述导电线与所述线夹持组合件对准。

8.根据权利要求7所述的线爆组合件，其特征在于：所述内向凸轮表面上的所述至少一个凸起部定位在所述入口开口和所述馈线引导件附近，且其中在所述线夹持组合件的所述旋转期间，所述第一夹持组合件和所述第二夹持组合件在到达所述入口开口之前接合所述至少一个凸起部。

9.根据权利要求2、3、4、7和8中任一项所述的线爆组合件，其特征在于：所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件中的每一个进一步包括弹性部件，所述弹性部件经配置以将所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件中的一个相应夹具组合件偏置到所述夹持位置。

10.根据权利要求2、3、4、7和8中任一项所述的线爆组合件，其特征在于：所述线引导件为第一线引导件，且其中所述线夹持组合件进一步包括联接到所述缠绕与张紧部件的第二线引导件，所述第二线引导件位于所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件之间且与所述第一线引导件相对。

11.根据权利要求2、3、4、7和8中任一项所述的线爆组合件，其特征在于：所述缠绕与张紧部件包括非导电材料。

12.一种经配置以形成纳米粒子悬浮液的系统，其特征在于：所述系统包括：

根据权利要求1中所述的线爆组合件；以及

气体流动系统，其经配置以将第一处理气体引入到所述线爆室中。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：所述第一处理气体为选自由以下组成的气体群：氧气、氮气、和其组合。

14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：所述第一处理气体为氩气。

15.根据权利要求12或13所述的系统，其特征在于：进一步包括在所述线爆室中的液体，且其中用于拉动且施加张力在所述导电线的所述线段上的所述线夹持组合件浸没在所述液体中，使得所述纳米粒子在所述液体中形成。

16.根据权利要求12或13所述的系统，其特征在于：进一步包括鼓泡器系统，所述鼓泡器系统联接到所述线爆组合件且经配置以将溶剂引入到所述纳米粒子以形成所述纳米粒子悬浮液。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于：进一步包括定位于所述线爆组合件与所述鼓泡器系统之间的后处理设备。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于：所述后处理设备经配置以引入不同于所述第一处理气体的第二处理气体。

19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于：所述后处理设备经配置以处理所述纳米粒子，所述处理为选自由以下组成的群的至少一个处理：加热所述纳米粒子的处理、冷却所述纳米粒子的处理、将所述纳米粒子暴露于电磁场的处理、将所述纳米粒子暴露于辐射的处理、增大所述纳米粒子上的压力的处理，和减小所述纳米粒子上的压力的处理。

20.一种使用根据权利要求1中所述的线夹持组合件来形成纳米粒子的方法，其特征在于：包括：

通过使可旋转地容纳于所述线爆室中的所述线夹持组合件旋转，将导电线的线段拉动到所述线爆室中；

以所述线夹持组合件将基本恒定的张力施加到所述导电线的所述线段；以及

在将所述基本恒定的张力施加到所述导电线的所述线段的同时将所述电流由所述电源提供到所述导电线的所述线段，以形成所述纳米粒子。

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