CN110314627B - 一种用静电法制备纳米流体的装置 - Google Patents

Abstract

一种用静电法制备纳米流体的装置，属纳米流体制备领域，使纳米流体制备工艺简易，纳米流体稳定性强。其特征在于：用静电法制备纳米流体的装置，包括密封箱中的基液流通装置和纳米颗粒流通装置，基液流通装置中的扁管开口槽背后设有高压正电极板，纳米颗粒流通装置中的纳米颗粒漂落轨道槽底部设有高压负电极板和高压阴极尖端放电晕针，二个槽竖直放置，开口重合，二个电极板间产生电场，纳米颗粒在惰性气体中漂落，途径高压阴极尖端放电晕针放电带电，纳米颗粒团带电后排斥成最小单元，带电纳米颗粒在电场中产生平移，与流落的基液溶合成纳米流体，另设有可内置纳米流体制备装置的真空箱，用于制备装置的抽真空和注入1标准大气压的惰性气体。

Description

一种用静电法制备纳米流体的装置

技术领域

本发明属于纳米流体制备技术领域，特别涉及静电法制备纳米流体的装置。

背景技术

在基液中均匀加入纳米颗粒所形成的纳米流体具有良好的热传递性能，正逐步应用于核能冷却、太阳能利用、电子仪器散热、航天器热控制等领域，将来还有更广泛的应用前景。目前国内外纳米流体的制备方法并不多，常见的有气相合成纳米流体的单步法和纳米颗粒与基液直接混合并通过机械、超声波振荡合成纳米流体的二步法等技术，这些方法都不同程度地存在着制备环境要求过高、操作复杂，所制备的纳米流体纳米颗粒易团聚等问题，实际应用困难较大，所制备的纳米流体工效不甚理想。

因此，非常有必要开发一种在普通环境下能规模化制备纳米流体的装置，使制备工艺简易，又使纳米颗粒能均匀分布于基液中，提高纳米流体的热传导性能。

发明内容

本发明的目的在于针对国内外纳米流体制备技术的局限性，提供一种用静电法制备纳米流体的装置，使纳米流体在制备时对工作环境要求低，操作简易，纳米颗粒带上同一电荷后能均匀分布于基液中，所制备的纳米流体热传导效率达最佳状态。为实际规模化制备纳米流体、促进纳米流体的广泛研究和工程应用提供制备新技术。

本发明采用如下方案实现发明目的：

一种用静电法制备纳米流体的装置，包括密封箱1，工作平台2，所述密封箱1内附设有基液流通装置3和纳米颗粒流通装置4，所述密封箱1内附设有竖直指示重力锤7和电子配电箱8，所述密封箱1顶部附设有密封箱内外气体流通开关塞11，所述密封箱1底部有二只调节密封箱竖直状态的调节锣杆12，所述密封箱1、基液流通装置3和纳米颗粒流通装置4内部空间，在工作状态时充有一个大气压的氩、氮等惰性气体，本发明附设有可整体内置用静电法制备纳米流体的装置的真空箱17。

所述基液流通装置3，包括基液储存箱3-1，所述基液储存箱3-1上端表面设置有箱体内外气体流通口3-2和箱体中央顶端基液灌入口的密封和基液流量调控塞9。

所述基液流通装置3，包括基液流通扁管3-3，所述基液流通扁管3-3包括基液流入口3-3-1，扁管开口槽3-3-2和基液流落出口3-3-3、基液流落入口3-3-4，所述扁管开口槽3-3-2背后附设有高压正电极板5，所述基液流通扁管3-3由导电性能弱电场穿透性强的塑料制成。

所述基液流通装置3，包括基液积储箱3-4。

所述纳米颗粒流通装置4，包括纳米颗粒储存瓶4-1、纳米颗粒漂落槽4-2、纳米颗粒积储瓶4-3，在纳米颗粒储存瓶4-1上端瓶颈口纳米颗粒灌入口设置密封和纳米颗粒流量调控塞10。

所述纳米颗粒漂落槽4-2，包括纳米颗粒溢出口4-2-1、纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2、剩余纳米颗粒接入口4-2-3，所述纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2底部附设有静电放电装置6，所述纳米颗粒漂落槽4-2由陶瓷制成。

所述静电放电装置6，包括高压阴极尖端放电晕针6-1、高压负电极板6-2。

所述基液流通装置3中的扁管开口槽3-3-2的开口与所述纳米颗粒流通装置4中的纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2的开口重合，所述扁管开口槽3-3-2和纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2都竖直放置。

所述纳米颗粒15被高压阴极尖端放电晕针6-1放电带电后，在电场中产生移动16，与所述扁管开口槽3-3-2底板13上流落的基液14溶合。

所述真空箱17，包括抽气口17-1、惰性气体输入口17-2。

本发明所述基液为纯本质液和分散剂的配置液。

本发明的有益效果是：

纳米颗粒从溢出口溢出后，在重力和气动阻力等力的综合作用下，向下漂落，途径高压阴极放电晕区带上负电荷，团聚的纳米颗粒团迅速排斥分离成最小单元，带电纳米颗粒在电场作用下发生漂移，进入流落的基液中，最终形成纳米流体。与现有技术相比，进入基液中的纳米颗粒为带同种电荷的最小单元颗粒，形成纳米流体后颗粒不易团聚稳定性较强。本发明在常压下进行，对工作环境要求低，有利于规模化生产和实际应用。

附图说明

图1是本发明用静电法制备纳米流体的装置整体结构示意图

图2是本发明用静电法制备纳米流体的装置整体放入真空箱结构示意图

图3是本发明中的基液流通装置结构示意图

图4是本发明中的基液流通装置中的基液流通扁管结构示意图

图5是本发明中的纳米颗粒流通装置结构示意图

图6是本发明中的纳米颗粒流通装置中的纳米颗粒漂落槽结构示意图

图7是本发明中的纳米颗粒流通装置中的纳米颗粒漂落槽上半部分结构放大示意图

图8是本发明的工作原理图

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步说明：

本发明所述的一种用静电法制备纳米流体的装置，包括密封箱1，工作平台2，所述密封箱1内附设有基液流通装置3和纳米颗粒流通装置4，所述密封箱1内附设有竖直指示重力锤7和电子配电箱8，所述密封箱1顶部附设有密封箱内外气体流通开关塞11，所述密封箱1底部有二只调节密封箱竖直状态的调节锣杆12，所述密封箱1在工作状态时，内部充满一个大气压的氩、氮等惰性气体。本发明附设有可整体内置用静电法制备纳米流体的装置的真空箱17。

实施例1

本发明所述的一种用静电法制备纳米流体的装置包括密封箱1、基液流通装置3、纳米颗粒流通装置4和工作平台2，整体放置在真空箱17内。其结构如图1、图2所示。

本发明所述的用静电法制备纳米流体的装置放入真空箱17后，打开密封箱1顶部附设的密封箱内外气体流通开关塞11，关闭基液储存箱3-1上端的密封和基液流量调控塞9、纳米颗粒储存瓶4-1上端的密封和纳米颗粒流量调控塞10和真空箱17中的惰性气体输入口17-2，从抽气口17-1抽出真空箱17、密封箱1、基液流通装置3、纳米颗粒流通装置4内的气体。抽净空气后，关闭抽气口17-1，惰性气体从输入口17-2灌入。

所述的真空箱17包括密封箱1、基液流通装置3、纳米颗粒流通装置4内输入的惰性气体，气压达一个标准大气压。关闭密封箱1顶部附设的密封箱内外气体流通开关塞11。

实施例2

本发明所述的一种用静电法制备纳米流体的装置的基液流通装置3由基液储存箱3-1，基液流通扁管3-3、基液积储箱3-4组成。其结构如图3、图4所示。

所述基液储存箱3-1上端表面设置有箱体内外气体流通口3-2，当基液缓缓从基液储存箱3-1流出，通过基液流通扁管3-3流向基液积储箱3-4时，基液储存箱3-1外的惰性气体从气体流通口3-2自然流入，保持气压平衡。

所述基液储存箱3-1上端箱体中央顶端基液灌入口露出在密封箱1上表面，其作用是便于人工注入基液，在基液灌入口设置有密封和基液流量调控塞9，密封基液灌入口，并调控从基液储存箱3-1向下流出的基液流量。

所述基液流通扁管3-3设置有基液流入口3-3-1、扁管开口槽3-3-2和基液流落出口3-3-3、基液流落入口3-3-4，基液流入口3-3-1位于基液储存箱3-1底部，扁管开口槽3-3-2竖直放置，基液流落时沿扁管开口槽3-3-2壁面滑落。

所述扁管开口槽3-3-2背后附设有高压正电极板5，所述基液流通扁管3-3由导电性能弱、电场穿透性强的材料制成。

实施例3

本发明所述的一种用静电法制备纳米流体的装置的纳米颗粒流通装置4，由纳米颗粒储存瓶4-1、纳米颗粒漂落槽4-2、纳米颗粒积储瓶4-3组成。其结构如图5、图6、图7所示。

所述纳米颗粒储存瓶4-1上端瓶颈口露出在密封箱1上表面，其作用是便于人工注入纳米颗粒，纳米颗粒储存瓶4-1上端瓶颈口处设置有密封和纳米颗粒流量调控塞10，密封纳米颗粒储存瓶4-1上端瓶颈口，并调控纳米颗粒储存瓶4-1下端向下溢出的纳米颗粒15流量。

所述纳米颗粒漂落槽4-2设置有纳米颗粒溢出口4-2-1、纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2、剩余纳米颗粒接入口4-2-3，所述纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2竖直放置，纳米颗粒15从溢出口溢出后，在重力和气动阻力等力的综合作用下，向下漂落。

所述纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2内底部附设有静电放电装置6，所述静电放电装置6，由高压阴极尖端放电晕针6-1、高压负电极板6-2组成，高压阴极尖端放电晕针6-1针尖头在纳米颗粒溢出口4-2-1正下方。

所述纳米颗粒漂落槽4-2由陶瓷等硬质绝缘材料制成。

实施例4

本发明所述的一种用静电法制备纳米流体的装置包括密封箱1、基液流通装置3、纳米颗粒流通装置4，基液流通装置3中的扁管开口槽3-3-2和纳米颗粒流通装置4中的纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2都竖直放置，所述扁管开口槽3-3-2的开口与纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2的二个开口重合。其结构如图1、图7、图8所示。

所述纳米颗粒15在纳米颗粒溢出口4-2-1溢出后，在重力和气动阻力等力的综合作用下，向下漂落，途径所述静电放电装置6中的高压阴极尖端放电晕针6-1放电带电，团聚的纳米颗粒团迅速排斥分离成最小单元。

所述基液流通装置3中的扁管开口槽3-3-2背后附设有高压正电极板5，纳米颗粒流通装置4中的纳米颗粒漂落槽4-2内底部附设有静电放电装置6，所述静电放电装置6中设有高压负电极板6-2，所述高压正电极板5与高压负电极板6-2间产生电场。

所述纳米颗粒15带电后，在电场中的产生移动16，与所述扁管开口槽3-3-2底板13上流落的基液14溶合。

所述用静电法制备纳米流体，都在惰性气体中进行。

所述密封箱1内附设有竖直指示重力锤7，与基液流通装置3中的扁管开口槽3-3-2和纳米颗粒流通装置4中的纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2都竖直平行，调节所述密封箱1底部的二只调节锣杆12，竖直指示重力锤7与底部尖锥尖对准，使扁管开口槽3-3-2和纳米颗粒漂落内部轨道槽4-2-2都竖直。

所述高压正电极板5与高压负电极板6-2间的电位差值根据纳米颗粒15种类、粒径尺度设定。

所述阴极尖端放电晕针6-1电势值根据纳米颗粒15种类、粒径尺度设定。

所述纳米颗粒储存瓶4-1上端瓶颈口处设置有密封和流量调控塞10，调控纳米颗粒储存瓶4-1下端向下溢出的纳米颗粒15流量，流量从小调到大，直至听到连续轻大爆破声，在所述扁管开口槽3-3-2底板13上无流落的基液14时，停止纳米颗粒15从纳米颗粒储存瓶4-1下端溢出。

尽管本文较多地使用了密封箱、工作平台、基液流通装置、纳米颗粒流通装置、竖直指示重力锤、真空箱、基液储存箱、基液积储箱、纳米颗粒储存瓶、纳米颗粒漂落槽、纳米颗粒积储瓶、纳米颗粒溢出口、纳米颗粒漂落内部轨道槽等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种用静电法制备纳米流体的装置，包括密封箱(1)、工作平台(2)、真空箱(17)，其特征在于：所述密封箱(1)放置在工作平台(2)上，密封箱(1)内附设有带高压正电极板(5)的基液流通装置(3)、带静电放电装置(6)的纳米颗粒流通装置(4)，

基液流通装置(3)，包括基液储存箱(3-1)、基液流通扁管(3-3)、基液积储箱(3-4)，基液储存箱(3-1)上端表面设置有箱体内外气体流通口(3-2)和箱体中央顶端基液灌入口的密封和基液流量调控塞(9)，基液储存箱(3-1)上端固定在密封箱(1)上端箱体上，密封和基液流量调控塞(9)露出在密封箱(1)上端箱体上，基液流通扁管(3-3)，包括基液流入口(3-3-1)、扁管开口槽(3-3-2)、基液流落出口(3-3-3)和基液流落入口(3-3-4)，扁管开口槽(3-3-2)背后附设有高压正电极板(5)，基液流通扁管(3-3)由塑料制成；基液储存箱(3-1)、基液流通扁管(3-3)和基液积储箱(3-4)在竖直方向从上到下依次联接，基液流通扁管(3-3)中的扁管开口槽(3-3-2)竖直放置，

纳米颗粒流通装置(4)，包括纳米颗粒储存瓶(4-1)、纳米颗粒漂落槽(4-2)、纳米颗粒积储瓶(4-3)，纳米颗粒储存瓶(4-1)上端瓶颈口纳米颗粒灌入口设置密封和纳米颗粒流量调控塞(10)，纳米颗粒储存瓶(4-1)的上端固定在密封箱(1)上端箱体上，密封和纳米颗粒流量调控塞(10)露出在密封箱(1)上端箱体上，纳米颗粒漂落槽(4-2)，包括纳米颗粒溢出口(4-2-1)、纳米颗粒漂落内部轨道槽(4-2-2)、剩余纳米颗粒接入口(4-2-3)，纳米颗粒漂落内部轨道槽(4-2-2)内底部附设有静电放电装置(6)，纳米颗粒储存瓶(4-1)、纳米颗粒漂落槽(4-2)和纳米颗粒积储瓶(4-3)在竖直方向从上到下依次联接，纳米颗粒漂落槽(4-2)中的纳米颗粒漂落内部轨道槽(4-2-2)竖直放置，

基液流通装置(3)中的扁管开口槽(3-3-2)的开口与所述纳米颗粒流通装置(4)中的纳米颗粒漂落内部轨道槽(4-2-2)的开口重合，

静电放电装置(6)，包括高压阴极尖端放电晕针(6-1)、高压负电极板(6-2)，所述纳米颗粒漂落槽(4-2)由陶瓷制成，所述纳米颗粒(15)，被高压阴极尖端放电晕针(6-1)放电带电后，在电场中产生移动(16)，与所述扁管开口槽(3-3-2)底板(13)上流落的基液(14)溶合。

2.如权利要求1所述的一种用静电法制备纳米流体的装置，其特征在于：所述密封箱(1)、基液流通装置(3)和纳米颗粒流通装置(4)内部空间在工作状态时充有一个大气压的氩或氮气体。

3.如权利要求1所述的一种用静电法制备纳米流体的装置，其特征在于：所述密封箱(1)顶部附设有密封箱(1)内外气体流通开关塞(11)，密封箱(1)底部设有二只调节锣杆(12)，在密封箱(1)箱体内悬挂竖直指示重力锤(7)，电子配电箱(8)固定在密封箱(1)箱壁上。

4.如权利要求1所述的一种用静电法制备纳米流体的装置，其特征在于：所述密封箱(1)和工作平台(2)放置在真空箱(17)内，真空箱(17)设置有抽气口(17-1)、惰性气体输入口(17-2)。

Images