CN205933263U - 一种便携式纳米材料自蔓延合成装置 - Google Patents
一种便携式纳米材料自蔓延合成装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于纳米材料制备领域,涉及一种便携式纳米材料自蔓延合成装置。由伞面作为产物收集区域,空心伞杆作为反应区域。所述的空心伞杆由内衬及外衬构成,内衬材料为高纯石墨,外衬材料为金属。外衬上开有两定位孔,并利用定位螺钉控制滑块的位置,实现装置的开合。所述伞面为陶瓷纤维布,伞架与伞杆之间为铰接。所述的伞架与滑块之间通过撑杆连接,撑杆与二者均为铰接。其优点是结构简易,用材较少,成本低廉,能够实现实验装置的收合,有效减小了反应装置存放时的占地面积。
Description
技术领域
本实用新型属于纳米材料制备技术领域,具体涉及一种便携式纳米材料自蔓延合成装置。
背景技术
目前,常见的纳米材料制备方法主要有:水热法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、碳热还原法、煅烧法、溶胶凝胶法、模版法等。这些方法往往制备工艺繁复、设备投入过大、能耗过高,且制得的纳米材料纯度较低。自蔓延高温合成技术,主要通过高热剂的氧化还原反应,诱发体系冶金物理化学反应形成燃烧波,瞬间释放热量熔化、喷出体系产物,使其受控冷却从而获得纳米材料。此方法具有制备工序少、操作流程短、工艺简单、低能耗、低成本、产品纯度高等优点,有着广阔的市场化前景。
目前,仅专利CN201220398585及CN201220175591公开了分散纳米材料的自蔓延高温合成装置。然而二者均存在成本高、结构复杂、空间占用大等不足。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、结构简单、空间占用小的便携式纳米材料自蔓延合成装置。
本实用新型纳米材料的自蔓延高温合成装置,结构外形类似于伞。由伞面作为产物收集区域,空心伞杆的空心部分作为反应区域。
一种便携式纳米材料自蔓延合成装置,包括空心伞杆、伞架和撑杠,所述空心伞杆为金属材质,内壁附有石墨内衬,外壁上有定位槽,滑块通过定位螺钉沿定位槽移动;所述撑杠两端分别通过铰链与伞架、滑块连接;所述伞架表面采用陶瓷纤维布作为伞面。
所述空心伞杆的底部还有伞帽。
所述的空心伞杆的空心部分为反应区域。由于自蔓延反应温度在2500K以上,故内衬材料选用高纯石墨,而为防止石墨因碰撞而损坏,选用薄壁金属作为伞杆材料。空心伞杆外壁上开有两个定位槽,并利用定位螺钉控制滑块的移动,实现装置的开合。
所述空心伞杆的底部为一宽大伞帽,以实现装置使用时的平稳放置。
所述伞面为陶瓷纤维布,因为喷出的产物落回到收集区域时温度较高。且伞架由铝合金制成,伞架与空心伞杆之间为铰接。
所述的伞架与滑块之间通过撑杆连接,撑杆与二者均为铰接。
本实用新型纳米材料的自蔓延高温合成装置的优点是:结构简易,用材较少,成本低廉。类似于伞的结构设计,能够实现实验装置的收合,有效减小了反应装置存放时的占地面积。
附图说明
图1为本实用新型便携式纳米材料自蔓延合成装置的结构示意图。
1-伞架,2-撑杆,3-空心伞杆,4-石墨内衬,5-定位槽,6-滑块,7-定位螺钉,8-伞面,9-伞帽。
具体实施方式
下面结合附图1,对本实用新型进行进一步说明。本实用新型装置结构外形类似于伞。由伞面作为产物收集区域,空心伞杆作为反应区域。
根据图1,便携式纳米材料自蔓延合成装置包括空心伞杆3、伞架1和撑杠2,所述空心伞杆3为金属材质,内壁附有石墨内衬4,外壁上有定位槽5,滑块6通过定位螺钉7沿定位槽5移动;所述撑杠2两端分别通过铰链与伞架1、滑块6连接;所述伞架1表面采用陶瓷纤维布作为伞面8。
所述空心伞杆3的底部还有伞帽9。
所述伞面为陶瓷纤维布,因为喷出的产物落回到收集区域时温度较高。且伞面由铝合金伞架支撑,伞架与伞杆之间为铰接。
所述的伞架与滑块之间通过撑杆连接,撑杆与二者均为铰接。
本实用新型是这样实现的:按一定比例称取Al、CuO以及ZnO粉末,并将它们均匀混合,用作反应原料。推动滑块,将合成装置打开,并用定位螺钉固定,如图1所示安放于地面。将反应原料倒入伞杆空腔中,撒上引火粉插上引线,点火引燃反应原料,实现自蔓延反应过程。
其间所涉及的相关化学反应主要有:
2Al+3CuO→Al2O3+3Cu
2AI+3ZnO→Al2O3+3Zn
2Zn+O2→2ZnO
从反应体系中喷出的Zn液滴经空气氧化冷却,产物最终回落到图1中的伞面上。从伞面上刮取反应产物,经X射线衍射及扫描电子显微镜表征结果证明:所得为高纯度二氧化锌纳米棒,其平均直径在150nm左右。
Claims (3)
1.一种便携式纳米材料自蔓延合成装置,其特征在于,包括空心伞杆、伞架和撑杠,所述空心伞杆为金属材质,内壁附有石墨内衬,外壁上有定位槽,滑块通过定位螺钉沿定位槽移动;所述撑杠两端分别通过铰链与伞架、滑块连接;所述伞架表面采用陶瓷纤维布作为伞面。
2.根据权利要求1所述的便携式纳米材料自蔓延合成装置,其特征在于,所述空心伞杆的底部还有伞帽。
3.根据权利要求1所述的便携式纳米材料自蔓延合成装置,其特征在于,所述伞架由铝合金制成,伞架与空心伞杆之间为铰接。
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