CN110013817A - 一种原子级别粉末改性设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原子级别粉末改性设备，包括前驱体源注入管、滑动座、不锈钢旋转腔和石英玻璃反应腔室主体，所述滑动座内部的两端均设置有滑动槽，且滑动槽的内部均设置有底座，所述压力传感器和控制柜的输出端均通过导线与PLC控制系统的输入端电性连接，所述PLC控制系统的输出端通过导线与旋转电机的输入端电性连接。本发明通过在石英玻璃反应腔的一侧设置有前封盖，同时在石英玻璃反应腔主体的另一侧设置有后封盖，同时石英玻璃反应腔与前封盖以及后封盖之间均通过装配螺栓固定连接，同时不锈钢旋转腔的两侧均通过不锈钢旋转接头与进气管和旋转轴固定连接，使得本装置可以拆卸，便于检修。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料改性技术领域，具体为一种原子级别粉末改性设备。
背景技术
纳米科学的发展已成为各国科技界关注的重点，随着社会发展的需要，纳米科学已经与其它各学科如材料学、药学、医学、电子学、生物学等相互融合渗透形成了纳米材料学、纳米药学、纳米医学、纳米电子学以及纳米生物学，其中，纳米材料在各个领域的应用已取得了相当大的进展，纳米材料因其热性能及力学性能强也被运用广泛于各个技术领域，但因粒径也比较小，容易团聚，限制了它的使用，必须要选择合适的手段对其进行表面改性，已增强其在技术领域中的运用，纳米材料的改性拥有着良好的发展势头，也是当今的研究热点，纳米材料的改性研究将给社会的发展与进步带来很大的推动力，纳米改性材料产品的市场前景极为乐观。
现有的粉末改性设备存在许多问题或缺陷：1、传统的体材料的表面改性的方法有：表面化学包覆法、沉淀反应改性法、机械化学改性法、复合法等，改性的工艺中需要使用很多的表面改性剂，也会产生大量的废气和污水；2、传统的粉末改性设备无法做到原子级别的表面改性，无法精确控制粉末改性的膜厚及化学成分；3、传统的粉末改性设备无法在不同规格的热场氛围，既可以实现在低温范围内的薄膜包覆又可以实现在高温范围内的后处理；
现在提出一种新型的原子级别粉末改性设备，它基于原子层沉积技术，对微纳粉体材料进行研究及改性系统进行设计，以提高纳米粉体分散性，减少粉体团聚现象，改进界面结合性，大幅提升纳米粉体的表面性能，项目设计了规格可调的可旋转的内部反应腔体及热场氛围，采用多路独立的前驱体源反应管路设计实现不同的前驱体源至反应腔的输送，该纳米粉体改性系统可配备远程等离子体系统，可以实现微纳粉体材料改性前预处理，然后进行粉体材料表面的改性，智能化、自动化程度更高，所得到的纳米粉体界面结合性改进效果优越、分散性能更强，改性完成后可根据需要进行高温退火等后处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原子级别粉末改性设备，以解决上述背景技术中提出传统工艺方法会产生大量的废气和污水、无法精确控制粉末改性的膜厚及化学成分以及无法在不同规格的热场氛围，既可以实现在低温范围内的薄膜包覆又可以实现在高温范围内的后处理的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种原子级别粉末改性设备，包括前驱体源注入管、滑动座、不锈钢旋转腔和石英玻璃反应腔室主体，所述滑动座内部的两端均设置有滑动槽，且滑动槽的内部均设置有底座，所述底座底部的两端均安装有滑动滚轮，所述底座的顶端均连接有支撑杆，所述滑动座顶端的一侧固定有固定杆，且固定杆的顶端安装有底板，所述固定杆的一侧安装有控制柜，且控制柜的内部安装有PLC控制系统，所述底板的顶端安装有旋转电机，且旋转电机的输出端通过转轴与旋转轴固定连接，所述支撑杆的上方设置有石英玻璃反应腔室主体，且支撑杆的顶端均与石英玻璃反应腔室主体的底端固定连接，所述石英玻璃反应腔室主体内部的两侧均安装有加热保温装置，所述石英玻璃反应腔室主体的一侧设置有前封盖，且前封盖的一侧均匀连接有前驱体源注入管，所述前驱体源注入管上安装有手动阀，且手动阀的一侧安装有压力传感器，所述石英玻璃反应腔室主体的另一侧设置有后封盖，且后封盖一侧的底端连接有抽气管，所述石英玻璃反应腔室主体与前封盖以及石英玻璃反应腔室主体与后封盖之间均通过装配螺栓固定连接，所述石英玻璃反应腔室主体内部的两侧均设置有定位环，且定位环的内部皆均匀设置有导向滚轮，所述定位环的内部之间设置有不锈钢旋转腔，且不锈钢旋转腔的一侧安装有实心面板，所述实心面板的一侧设置有实心面板，且实心面板的一侧均匀设置有进气管，所述进气管远离实心面板的一端均与前驱体源注入管相连通，所述不锈钢旋转腔的另一侧设置有多孔面板，所述实心面板的一侧和多孔面板的一侧分别通过不锈钢旋转接头与进气管和旋转轴固定连接，所述压力传感器和控制柜的输出端均通过导线与PLC控制系统的输入端电性连接，所述PLC控制系统的输出端通过导线与旋转电机的输入端电性连接。
优选的，所述前封盖和后封盖与石英玻璃反应腔室主体之间通过装配螺栓构成拆卸安装结构，同时前封盖和后封盖的尺寸相同。
优选的，所述定位环在石英玻璃反应腔室主体的内部设置有2组，同时定位环关于不锈钢旋转腔的中心线对称分布，导向滚轮在定位环的内侧呈等间距排列，不锈钢旋转腔的外侧壁与导向滚轮的外侧壁贴合。
优选的，所述石英玻璃反应腔室主体与不锈钢旋转腔处于同一中轴线。
优选的，所述滑动滚轮之间的间距小于滑动槽内部的宽度，同时底座通过滑动滚轮与底座的内部构成滑动结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该原子级别粉末改性设备结构合理，具有以下优点：
1、通过在石英玻璃反应腔的一侧设置有前封盖，同时在石英玻璃反应腔的另一侧设置有后封盖，同时石英玻璃反应腔与前封盖以及后封盖之间均通过装配螺栓固定连接，同时不锈钢旋转腔的两侧均通过不锈钢旋转接头与进气管和旋转轴固定连接，使得本装置可以拆卸，便于检修；
2、通过在前封盖的一侧均匀连接有前驱体源注入管，且前驱体源注入管上均安装有第一压力传感器，使得本装置可以对不同性能的前驱体源反应管路实现不同的前驱体源至不锈钢旋转腔的输送，同时在石英玻璃反应腔内部的两侧均设置有定位环，且定位环的内部皆均匀设置有导向滚轮，使得不锈钢旋转腔在转动时的稳定性更高；
3、通过在不锈钢旋转腔的一侧设置有多孔面板，采用不同规格的多孔面板可以对不同大小的粉体进行处理，同时不锈钢旋转腔与进气管以及旋转轴均通过不锈钢旋转接头旋转连接，使得不锈钢旋转腔可以拆卸，根据实际情况采用不同规格的不锈钢旋转腔，解决了原子级别粉末改性设备无法在不同规格的热场氛围，既可以实现在低温范围内的薄膜包覆又可以实现在高温范围内的后处理的问题。
附图说明
图1为本发明的正视剖面结构示意图；
图2为本发明的不锈钢旋转腔与定位环连接方式侧视结构示意图；
图3为本发明的底座与滑动滚轮连接方式侧视结构示意图；
图4为本发明的系统框图。
图中：1、手动阀；2、压力传感器；3、前驱体源注入管；4、抽气管；5、前封盖；6、支撑杆；7、底座；8、滑动座；9、进气管；10、加热保温装置；11、装配螺栓；12、固定杆；13、PLC控制系统；14、控制柜；15、底板；16、后封盖；17、旋转电机；18、旋转轴；19、不锈钢旋转接头；20、多孔面板；21、不锈钢旋转腔；22、定位环；23、实心面板；24、石英玻璃反应腔室主体；25、导向滚轮；26、滑动滚轮；27、滑动槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：一种原子级别粉末改性设备，包括前驱体源注入管3、滑动座8、不锈钢旋转腔21和石英玻璃反应腔室主体24，其特征在于：滑动座8内部的两端均设置有滑动槽27，且滑动槽27的内部均设置有底座7，底座7底部的两端均安装有滑动滚轮26，滑动滚轮26之间的间距小于滑动槽27内部的宽度，同时底座7通过滑动滚轮26与底座7的内部构成滑动结构；
底座7的顶端均连接有支撑杆6，滑动座8顶端的一侧固定有固定杆12，且固定杆12的顶端安装有底板15，固定杆12的一侧安装有控制柜14，且控制柜14的内部安装有PLC控制系统13，底板15的顶端安装有旋转电机17，且旋转电机17的输出端通过转轴与旋转轴18固定连接，支撑杆6的上方设置有石英玻璃反应腔室主体24，且支撑杆6的顶端均与石英玻璃反应腔室主体24的底端固定连接，石英玻璃反应腔室主体24与不锈钢旋转腔21处于同一中轴线；
石英玻璃反应腔室主体24内部的两侧均安装有加热保温装置10，石英玻璃反应腔室主体24的一侧设置有前封盖5，且前封盖5的一侧均匀连接有前驱体源注入管3，前封盖5和后封盖16与石英玻璃反应腔室主体24之间通过装配螺栓11构成拆卸安装结构，同时前封盖5和后封盖16的尺寸相同，便于拆卸，维修更加方便；
前驱体源注入管3上安装有手动阀1，且手动阀1的一侧安装有压力传感器2，压力传感器2的型号可为PSG500，石英玻璃反应腔室主体24的另一侧设置有后封盖16，且后封盖16一侧的底端连接有抽气管4，石英玻璃反应腔室主体24与前封盖5以及石英玻璃反应腔室主体24与后封盖16之间均通过装配螺栓11固定连接，石英玻璃反应腔室主体24内部的两侧均设置有定位环22，且定位环22的内部皆均匀设置有导向滚轮25，定位环22在石英玻璃反应腔室主体24的内部设置有2组，同时定位环22关于不锈钢旋转腔21的中心线对称分布，导向滚轮25在定位环22的内侧呈等间距排列，不锈钢旋转腔21的外侧壁与导向滚轮25的外侧壁贴合，起到导向定位的作用，使得不锈钢旋转腔21在转动时更加稳定；
定位环22的内部之间设置有不锈钢旋转腔21，且不锈钢旋转腔21的一侧安装有实心面板23，实心面板23的一侧设置有实心面板23，且实心面板23的一侧均匀设置有进气管9，进气管9远离实心面板23的一端均与前驱体源注入管3相连通，不锈钢旋转腔21的另一侧设置有多孔面板20，实心面板23的一侧和多孔面板20的一侧分别通过不锈钢旋转接头19与进气管9和旋转轴18固定连接，压力传感器2和控制柜14的输出端均通过导线与PLC控制系统13的输入端电性连接，PLC控制系统13的输出端通过导线与旋转电机17的输入端电性连接。
工作原理：使用时，连接电源，然后根据实际需要选择内胆大小合适的不锈钢旋转腔21，将不锈钢旋转腔21放置在定位环22的内部之间，然后将旋转轴18和进气管9分别与不锈钢旋转接头19固定连接，将前驱体源输出管与前驱体源注入管3连接，同时压力传感器2对压强进行检测，启动旋转电机17，旋转电机17的输出端通过旋转轴18带动不锈钢旋转腔21转动，前封盖5的一侧均匀连接有多个前驱体源注入管3，使得本装置可以对不同性能的前驱体源反应管路实现不同的前驱体源至不锈钢旋转腔21的输送，同时在石英玻璃反应腔24内部的两侧均设置有定位环22，且定位环22的内部皆均匀设置有导向滚轮25，使得不锈钢旋转腔21在转动时的稳定性更高，旋转轴18与石英玻璃反应腔24之间是通过在封盖上增加一个法兰，然后法兰安装一个磁流体密封，这个磁流体密封一端既可以密封，又可以旋转，一端与旋转轴18连接，一端与旋转电机17连接，抽气管4出来可以连接真空阀、压力传感器2、热吸附装置、压力调谐系统和真空泵，压力调谐系统其作用有两点：需要改性的粉末部分是纳米级别的，很轻，容易被抽走，这个压力调谐系统在初始抽真空时可以使得不锈钢旋转腔21压力缓慢下降，避免粉末被抽走，在改性的工艺中，同时抽气管4的位置可以安装在前封盖5的左侧，也可以在后封盖16的右侧，优先选择安装在后封盖16的右侧，前驱体源进入不锈钢旋转腔21时将调整压力有利于前驱体源在粉末表面有效扩散和充分吸附，在吸附反应结束后将系统压力调小，有利于残留的前驱体源和副产物被清除干净，提高改性的效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.一种原子级别粉末改性设备，包括前驱体源注入管(3)、滑动座(8)、不锈钢旋转腔(21)和石英玻璃反应腔室主体(24)，其特征在于：所述滑动座(8)内部的两端均设置有滑动槽(27)，且滑动槽(27)的内部均设置有底座(7)，所述底座(7)底部的两端均安装有滑动滚轮(26)，所述底座(7)的顶端均连接有支撑杆(6)，所述滑动座(8)顶端的一侧固定有固定杆(12)，且固定杆(12)的顶端安装有底板(15)，所述固定杆(12)的一侧安装有控制柜(14)，且控制柜(14)的内部安装有PLC控制系统(13)，所述底板(15)的顶端安装有旋转电机(17)，且旋转电机(17)的输出端通过转轴与旋转轴(18)固定连接，所述支撑杆(6)的上方设置有石英玻璃反应腔室主体(24)，且支撑杆(6)的顶端均与石英玻璃反应腔室主体(24)的底端固定连接，所述石英玻璃反应腔室主体(24)内部的两侧均安装有加热保温装置(10)，所述石英玻璃反应腔室主体(24)的一侧设置有前封盖(5)，且前封盖(5)的一侧均匀连接有前驱体源注入管(3)，所述前驱体源注入管(3)上安装有手动阀(1)，且手动阀(1)的一侧安装有压力传感器(2)，所述石英玻璃反应腔室主体(24)的另一侧设置有后封盖(16)，且后封盖(16)一侧的底端连接有抽气管(4)，所述石英玻璃反应腔室主体(24)与前封盖(5)以及石英玻璃反应腔室主体(24)与后封盖(16)之间均通过装配螺栓(11)固定连接，所述石英玻璃反应腔室主体(24)内部的两侧均设置有定位环(22)，且定位环(22)的内部皆均匀设置有导向滚轮(25)，所述定位环(22)的内部之间设置有不锈钢旋转腔(21)，且不锈钢旋转腔(21)的一侧安装有实心面板(23)，所述实心面板(23)的一侧设置有实心面板(23)，且实心面板(23)的一侧均匀设置有进气管(9)，所述进气管(9)远离实心面板(23)的一端均与前驱体源注入管(3)相连通，所述不锈钢旋转腔(21)的另一侧设置有多孔面板(20)，所述实心面板(23)的一侧和多孔面板(20)的一侧分别通过不锈钢旋转接头(19)与进气管(9)和旋转轴(18)固定连接，所述压力传感器(2)和控制柜(14)的输出端均通过导线与PLC控制系统(13)的输入端电性连接，所述PLC控制系统(13)的输出端通过导线与旋转电机(17)的输入端电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种原子级别粉末改性设备，其特征在于：所述前封盖(5)和后封盖(16)与石英玻璃反应腔室主体(24)之间通过装配螺栓(11)构成拆卸安装结构，同时前封盖(5)和后封盖(16)的尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的一种原子级别粉末改性设备，其特征在于：所述定位环(22)在石英玻璃反应腔室主体(24)的内部设置有2组，同时定位环(22)关于不锈钢旋转腔(21)的中心线对称分布，导向滚轮(25)在定位环(22)的内侧呈等间距排列，不锈钢旋转腔(21)的外侧壁与导向滚轮(25)的外侧壁贴合。
4.根据权利要求1所述的一种原子级别粉末改性设备，其特征在于：所述石英玻璃反应腔室主体(24)与不锈钢旋转腔(21)处于同一中轴线。
5.根据权利要求1所述的一种原子级别粉末改性设备，其特征在于：所述滑动滚轮(26)之间的间距小于滑动槽(27)内部的宽度，同时底座(7)通过滑动滚轮(26)与底座(7)的内部构成滑动结构。
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|---|---|---|---|---|
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2019
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