CN214766533U - 反蛋白石涂层制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型申请提供的反蛋白石涂层制备装置，包括恒温组件、真空组件、涂装组件和连接管；涂装组件包括紧固部和溶液盛装器，紧固部与溶液盛装器的内腔连通；溶液盛装器悬置在恒温组件的恒温腔内，溶液盛装器的周侧壁上设有观察窗；真空组件包括真空缓冲部和真空抽吸部；真空抽吸部与真空缓冲部之间设置第一阀门。本实用新型提供的反蛋白石涂层制备装置通过设置依靠连接管联通的涂装组件和真空组件，实现在能够盛装形成反蛋白石涂层的溶液的涂装组件中形成一定程度的真空，并通过恒温组件维持涂装组件的温度，对于在线材类的物体表面涂覆反蛋白石，具有原材料装载方便，控制参数少和操作便利的特点，能够有效提升高曲率产品的光子晶体涂覆效率。

Description

反蛋白石涂层制备装置

技术领域

本实用新型涉及化工设备领域，特别是涉及一种反蛋白石涂层制备装置。

背景技术

光子晶体是通过介质的周期排列而构成的一种人工微结构材料，从材料结构上看，是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。反蛋白石结构代表了一大类可望实现完全光子带隙的结构。这种反蛋白石结构只要填充材料的折射率跟周边的介质(例如空气)的比值达到一定的数值时，其周期对称的结构将出现完全光子带隙，是光子晶体的一种实现方式。

通常，可通过垂直沉降、控制蒸发、水平沉积或旋涂等方法进行反蛋白石结构的制备。其中，垂直沉降法需要严格控制基底与光子晶体溶液弯月面之间的相对运动，现有技术中一般在常温常压下进行，但成膜速度慢且基底性质受限，制造效率较低，并且对于线材类的高曲率物体进行光子晶体涂覆，存在限制。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种反蛋白石涂层制备装置。

本实用新型申请提供的反蛋白石涂层制备装置，包括恒温组件、真空组件、涂装组件和连接管；

所述涂装组件包括紧固部和溶液盛装器，所述紧固部与所述溶液盛装器的内腔连通，所述紧固部设有线材密封装载口；所述溶液盛装器悬置在所述恒温组件的恒温腔内，所述溶液盛装器的周侧壁上设有观察窗；

所述真空组件包括真空缓冲部和真空抽吸部，所述溶液盛装器、所述真空缓冲部和所述真空抽吸部通过所述连接管连接；所述真空抽吸部与所述真空缓冲部之间设置有第一阀门。

在其中一个实施例中，所述恒温组件包括加热部、热介质容器和恒温介质，所述恒温介质装载在所述热介质容器内，所述加热部用于加热所述恒温介质；所述溶液盛装器沉浸在所述恒温介质中。

在其中一个实施例中，还包括冷阱，所述冷阱与所述连接管连通，所述冷阱设置在所述溶液盛装器和所述真空缓冲部之间。

在其中一个实施例中，所述连接管上还设有第二阀门和真空压力表。

在其中一个实施例中，所述线材密封装载口沿所述紧固部轴向的横截面的截面形状为锥形，所述锥形的锥顶朝向所述溶液盛装器。

本实用新型的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：

本实用新型提供的反蛋白石涂层制备装置通过设置依靠连接管联通的涂装组件和真空组件，实现在能够盛装形成反蛋白石涂层的溶液的涂装组件中形成一定程度的真空，并通过恒温组件维持涂装组件的温度，对于在线材类的物体表面涂覆反蛋白石，具有原材料装载方便，控制参数少和操作便利的特点，能够有效提升高曲率产品的光子晶体涂覆效率。

本申请附加的方面和优点将在后续部分中给出，并将从后续的描述中详细得到理解，或通过对本实用新型的具体实施了解到。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中反蛋白石涂层制备装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的可能的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文已经通过附图描述的实施例。通过参考附图描述的实施例是示例性的，用于使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面，而不能解释为对本实用新型的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本实用新型的特征是非必要技术的，则可能将这些技术细节予以省略。

相关领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案以及该技术方案如何解决上述的技术问题进行详细说明。

本实用新型申请提供的反蛋白石涂层制备装置，如图1所示，包括恒温组件100、真空组件200、涂装组件300和连接管600。涂装组件300设置在恒温组件100中，通过恒温组件100位置涂装组件300中某些部分的温度恒定，通过连接管600将真空组件200与涂装组件300连接，使得涂装组件300中位置一定程度的真空，维持涂层的快速生长。更具体的连接关系可参照下文描述。

如图1所示，涂装组件300包括紧固部310和溶液盛装器330，紧固部310与溶液盛装器330的内腔连通，具体可通过一个三通320连接，三通320的另一个接口与连接管600连接。紧固部310设有线材密封装载口(图中未标记)；溶液盛装器330悬置在恒温组件100的恒温腔内，溶液盛装器330的周侧壁上设有观察窗331。溶液盛装器330是用来盛装涂层材料的容器，在反蛋白石涂层的制备作业中，容器内盛装有一定质量的聚苯乙烯微球与TEOS(正硅酸乙酯)溶液(TEOS、乙醇、水按一定比例配制)。紧固部310由于设置有线材装载口，对于需要设置反蛋白石涂层的高曲率的管状或线状物体，可方便地通过线材密封装载口装载到涂装组件300内，通过线材密封装载口伸入到溶液盛装器330中。线材10可在插入到紧固部310之后，依靠线材10外壁与紧固部310的装载口紧密贴合，共同形成密封结构，确保涂装组件300与真空组件200中维持一定的真空度。

通过观察窗331，能够观察线材10进入到溶液盛装器330内的状态，确定其涂覆工位。另外，在某些实现方式中，可采用数码摄像头在线或远程无线监测瓶内溶液的液面下降速度，合理控制涂层制备时间。

真空组件200具体包括真空缓冲部210和真空抽吸部220，溶液盛装器330、真空缓冲部210和真空抽吸部220通过连接管600连接；真空抽吸部220与真空缓冲部210之间设置有第一阀门510。通过真空缓冲部210，可在装置中形成一定程度的真空度后，关停真空抽吸部220的抽真空作业，维持一段时间的真空度。溶液盛装器330、真空缓冲部210和连接管600相通，三者当中的真空度一致。

本实用新型提供的反蛋白石涂层制备装置通过设置依靠连接管600联通的涂装组件300和真空组件200，实现在能够盛装形成反蛋白石涂层的溶液的涂装组件300中形成一定程度的真空，并通过恒温组件100维持涂装组件300的温度，对于在线材10类的物体表面涂覆反蛋白石，具有原材料装载方便，控制参数少和操作便利的特点，能够有效提升高曲率产品的光子晶体涂覆效率。

可选的，在本实用新型申请的一个实施例中，恒温组件100包括加热部、热介质容器和恒温介质，恒温介质装载在热介质容器内，加热部用于加热恒温介质；溶液盛装器330沉浸在恒温介质中。更加具体地，加热部可采用电加热的方式，可由能够控制温度的芯片以及相关的传感器来控制其工作，热介质容器可选择保温釜，而恒温介质可选择水。

可选的，在本实用新型申请的一个实施例中，本实用新型申请提供的反蛋白涂层制备装置还包括冷阱400，冷阱400与连接管600连通，冷阱400设置在溶液盛装器330和真空缓冲部210之间。冷阱400是一种阻止蒸气或液体从系统进入连接的仪器(如真空缓冲部210)，能提供一个非常低温的表面，在此表面上，分子能够凝聚，并能提高一至二个数量级的真空度。本申请中冷阱400可采用简易装置，例如冷阱400可由一与连接管600连通的容器420和装有冷凝剂的冷槽410组成。在真空缓冲部210与涂装组件300之间安装冷阱400，能够依靠冷阱400冷凝挥发出的水蒸气与有机气体，减少进入到真空缓冲部210的水蒸气和有机气体。

可选的，在本实用新型申请的一个实施例的具体实现方式中，连接管600上还设有第二阀门520和真空压力表230。通过设置第二阀门520，在完成反蛋白石涂层制备之后，可通过打开第二阀门520，实现快速复压。

可选的，线材密封装载口沿紧固部310轴向的横截面的截面形状为锥形，锥形的锥顶朝向溶液盛装器330。采用锥形的线材密封装载口，可方便棒状或管状物体的装载。可选的，紧固部310采用PEEK(聚醚醚酮)或金属材质制成，具体可选用由PEEK制成的双通。紧固部310的线材密封装载口的内表面可涂装聚四氟乙烯涂层或添加聚四氟乙烯内衬管，使聚四氟乙烯涂层或内衬管与插入的线材10之间的紧密度大大提高，达到紧固与密封的双重目的。还可在紧固部310和溶液盛装器330之间可设置聚四氟乙烯垫片，实现紧固插入的线材10，并且密封的作用。

为准确理解本申请所提供的反蛋白石涂层制备装置，本申请以下阐述利用本装置制备反蛋白涂层的过程：

在不锈钢钢丝上涂覆反蛋白石涂层的过程：5毫升玻璃瓶盛装一定质量的聚苯乙烯微球与TEOS溶液(TEOS、乙醇、水按一定比例配制)超声混匀后置于溶液盛装器330。将外径为0.15毫米的不锈钢钢丝采用王水腐蚀一段时间后，分别以去离子水、无水乙醇冲洗并干燥。不锈钢丝垂直插入紧固部310后伸入到溶液盛装器330内，通过观察窗331观察其是否到达合适位置。调整装置恒温组件100的恒温水浴温度为30-60摄氏度，将溶液盛装器330置于恒温组件100的恒温水浴中。开启真空泵(即真空抽吸部220)至真空瓶(相当于真空缓冲部210)的真空度为-0.06MP至-0.1MP，关闭第一阀门510。受温度与真空度影响，溶液盛装器330中含聚苯乙烯微球的TEOS溶胶溶液液面开始下降，含聚苯乙烯微球的凝胶在不锈钢钢丝表面自组装形成薄膜。溶胶溶液液面降至不锈钢钢丝尖端以下时，开启第二阀门520，停止抽真空。取出不锈钢钢丝，置于马弗炉中在500摄氏度灼烧2小时，去除不锈钢钢丝表面的聚苯乙烯微球，即可在不锈钢丝表面形成反蛋白石结构。

在石英毛细管上涂覆反蛋白石涂层的过程：5毫升玻璃瓶盛装一定质量的聚苯乙烯微球与TEOS溶液(TEOS、乙醇、水按一定比例配制)超声混匀后置于溶液盛装器330。将外径为0.32毫米的石英毛细管外壁的聚酰亚胺涂层烧蚀去除，再分别以去离子水、无水乙醇冲洗并干燥。将石英毛细管垂直插入紧固部310后伸入溶液盛装器330的合适位置。调整装置恒温组件100的恒温水浴温度为30-60摄氏度，将溶液盛装器330置于恒温组件100的恒温水浴中。开启真空泵(即真空抽吸部220)至真空瓶(相当于真空缓冲部210)的真空度为-0.06MP至-0.1MP，关闭第一阀门510。受温度与真空度的影响，溶液盛装器330中含聚苯乙烯微球的TEOS溶胶溶液液面开始下降，含聚苯乙烯微球的凝胶在石英毛细管表面自组装形成薄膜。溶胶溶液液面降至石英毛细管尖端以下时，开启第二阀门520，停止抽真空。拆下紧固部310和溶液盛装器330，取出石英毛细管，置于马弗炉中，在500摄氏度灼烧2小时以去除表面的聚苯乙烯微球，即在石英毛细管外壁上形成反蛋白石结构。

本技术领域技术人员可以理解，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种反蛋白石涂层制备装置，其特征在于，包括恒温组件、真空组件、涂装组件和连接管；

所述涂装组件包括紧固部和溶液盛装器，所述紧固部与所述溶液盛装器的内腔连通，所述紧固部设有线材密封装载口；所述溶液盛装器悬置在所述恒温组件的恒温腔内，所述溶液盛装器的周侧壁上设有观察窗；

所述真空组件包括真空缓冲部和真空抽吸部，所述溶液盛装器、所述真空缓冲部和所述真空抽吸部通过所述连接管连接；所述真空抽吸部与所述真空缓冲部之间设置有第一阀门。

2.根据权利要求1所述的反蛋白石涂层制备装置，其特征在于，所述恒温组件包括加热部、热介质容器和恒温介质，所述恒温介质装载在所述热介质容器内，所述加热部用于加热所述恒温介质；所述溶液盛装器沉浸在所述恒温介质中。

3.根据权利要求1所述的反蛋白石涂层制备装置，其特征在于，还包括冷阱，所述冷阱与所述连接管连通，所述冷阱设置在所述溶液盛装器和所述真空缓冲部之间。

4.根据权利要求1所述的反蛋白石涂层制备装置，其特征在于，所述连接管上还设有第二阀门和真空压力表。

5.根据权利要求1所述的反蛋白石涂层制备装置，其特征在于，所述线材密封装载口沿所述紧固部轴向的横截面的截面形状为锥形，所述锥形的锥顶朝向所述溶液盛装器。

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