KR101605251B1 - Apparatus for growing heterogeneous nano particle and method for growing heterogeneous nano particle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 쉽고 간단한 방법으로 균질한 이종 나노 입자를 성장시킬 수 있는 이종 나노 입자 성장장치 및 이종 나노 입자 성장방법에 관한 것으로, 복수개의 나노 입자를 제공받으며, 상기 복수개의 나노 입자들을 각각 증기화된 용매와 혼합시켜 입자-용매 혼합물을 형성하는 용매혼합부; 상기 용매혼합부로부터 상기 입자-용매 혼합물을 제공받으며, 상기 입자-용매 혼합물을 냉각시켜 응축시키는 냉각부; 상기 냉각부로부터 상기 응축된 입자-용매 혼합물을 제공받으며, 상기 복수개의 나노 입자 중 어느 하나의 나노 입자에 대한 입자-용매 혼합물은 상기 복수개의 나노 입자 중 다른 하나의 나노 입자에 대한 입자-용매 혼합물과는 다른 극성을 가지도록 상기 응축된 입자-용매 혼합물을 대전시키는 대전부; 상기 대전부로부터 상기 대전된 입자-용매 혼합물을 제공받으며, 상기 복수개의 나노 입자 중 어느 하나의 나노 입자에 대한 입자-용매 혼합물과 상기 복수개의 나노 입자 중 다른 하나의 나노 입자에 대한 입자-용매 혼합물을 전기적 인력에 의해 결합시켜 성장시키는 혼합부;를 포함하는 나노 입자 혼합물 제조장치가 제공된다.The present invention relates to a heterogeneous nanoparticle growth apparatus and a heterogeneous nanoparticle growth method capable of growing homogeneous heterogeneous nanoparticles by an easy and simple method, and is provided with a plurality of nanoparticles, A solvent mixing portion for mixing with a solvent to form a particle-solvent mixture; A cooling portion for receiving the particle-solvent mixture from the solvent mixing portion and cooling and condensing the particle-solvent mixture; Wherein the particle-solvent mixture for the nanoparticles of any one of the plurality of nanoparticles is supplied from the cooling section to the particle-solvent mixture for the nanoparticles of the other one of the plurality of nanoparticles, A charging unit for charging the condensed particle-solvent mixture to have a polarity different from that of the charged particle-solvent mixture; Wherein the charged particle-solvent mixture is supplied from the charging portion, wherein a particle-solvent mixture for one of the plurality of nanoparticles and a particle-solvent mixture for the other one of the plurality of nanoparticles And a mixing part for growing the nanoparticle mixture by an electric attraction.
Description
본 발명은 이종 나노 입자 성장장치 및 이종 나노 입자 성장방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쉽고 간단한 방법으로 균질한 이종 나노 입자를 성장시킬 수 있는 이종 나노 입자 성장장치 및 이종 나노 입자 성장방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heterogeneous nanoparticle growth apparatus and a heterogeneous nanoparticle growth method, and more particularly, to a heterogeneous nanoparticle growth apparatus and a heterogeneous nanoparticle growth method capable of growing homogeneous heterogeneous nanoparticles by an easy and simple method .
나노 크기의 조성물은 종래의 마이크로 크기의 조성물에 비해 경도, 내구성, 높은 촉매 활성, 온도 저항성 및 내마모성 등의 각각의 구성성분들 간 특성이 우수하기 때문에 최근 다양한 산업분야에서 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 나노조성물의 합성과 관련하여 응용산업 분야에서 많은 연구가 수행되고 있다.The nano-sized composition is superior to the conventional micro-sized composition in terms of hardness, durability, high catalytic activity, temperature resistance, and abrasion resistance, and thus many studies have been conducted in various industrial fields. Particularly, many studies have been conducted in the field of application industry in connection with synthesis of nanocomposite.
둘 이상의 나노 성분을 혼합하는 경우에 높은 혼합율, 적은 비용 및 환경 친화적 장치로 인한 조합 특성이 우수한 방법으로 건조입자 혼합 방식이 있다. 여기서 건조입자 혼합 방식은 하이브리다이저(hybridizer), 메카노퓨젼(mechanofusion), 마이크로스 슈퍼파인 밀(microssuperfine mill) 및 자성 보조 밀착 혼합(Magnetically Assisted Impaction Mixing: MAIM)과 같은 환경적으로 온화하고, 고강도 기계를 기초로 한 건조 입자 공정들을 이용한 입자-입자 간 혼합 실험과 관련한 연구에 대하여 개시하고 있다. There is a dry particle mixing method in which two or more nano components are mixed, which is excellent in combination properties due to high mixing ratio, low cost and eco-friendly device. Here, the dry particle mixing method is environmentally benign, such as a hybridizer, a mechanofusion, a microssuperfine mill, and a magnetically assisted impaction mixing (MAIM) Discloses a study relating to particle-particle intermixing experiments using dry particle processes based on high-strength machines.
그러나, 실질적으로, 나노 입자들은 입자 자체의 높은 표면 에너지 때문에 집합체로 존재하고, 혼합은 상기 집합체의 결합을 붕괴시킬 정도의 높은 외부력이 공급되는 경우 발생하게 된다. 그러나, 나노 입자간 혼합의 관점에서 볼 때, 종래 기술들은 나노 시스템에서의 다른 혼합 메커니즘에 의해 균질한 혼합이 어렵다는 문제점이 존재한다.However, practically, nanoparticles are present as aggregates because of the high surface energy of the particles themselves, and mixing occurs when a high external force is applied to disrupt the binding of the aggregates. However, from the viewpoint of nanoparticle mixing, there is a problem that conventional techniques have difficulty in homogeneous mixing by other mixing mechanisms in a nanosystem.
이러한 문제점을 해결하기 위해 한국등록특허공보 제10-1066372호는 카운터 플로우법을 이용하여 나노 조성물을 혼합시키는 방법을 개시하고 있다. 이를 통해서 어느 정도 균질한 혼합을 이루어낼 수 있으나, 방법이 복잡하고 조절해야할 인자가 많아 대량생산이 어렵다는 문제점이 존재한다.In order to solve such a problem, Korean Patent Registration No. 10-1066372 discloses a method of mixing a nanocomposite using a counter flow method. There is a problem that mass production is difficult because the method is complicated and there are many factors to be controlled.
<참고문헌> 한국등록특허공보 제10-1066372호<Reference> Korean Patent Registration No. 10-1066372
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 쉽고 간단한 방법을 통해 균질한 나노 입자 혼합물을 제조할 수 있는 나노 입자 혼합물 제조장치 및 나노 입자 혼합물 제조방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a nanoparticle mixture manufacturing apparatus and a nanoparticle mixture manufacturing method capable of manufacturing a homogeneous nanoparticle mixture through an easy and simple method.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 복수개의 나노 입자를 제공받으며, 상기 복수개의 나노 입자들을 각각 증기화된 용매와 혼합시켜 입자-용매 혼합물을 형성하는 용매혼합부; 상기 용매혼합부로부터 상기 입자-용매 혼합물을 제공받으며, 상기 입자-용매 혼합물을 냉각시켜 응축시키는 냉각부; 상기 냉각부로부터 상기 응축된 입자-용매 혼합물을 제공받으며, 상기 복수개의 나노 입자 중 어느 하나의 나노 입자에 대한 입자-용매 혼합물은 상기 복수개의 나노 입자 중 다른 하나의 나노 입자에 대한 입자-용매 혼합물과는 다른 극성을 가지도록 상기 응축된 입자-용매 혼합물을 대전시키는 대전부; 상기 대전부로부터 상기 대전된 입자-용매 혼합물을 제공받으며, 상기 복수개의 나노 입자 중 어느 하나의 나노 입자에 대한 입자-용매 혼합물과 상기 복수개의 나노 입자 중 다른 하나의 나노 입자에 대한 입자-용매 혼합물을 전기적 인력에 의해 결합시켜 성장시키는 혼합부;를 포함하는 나노 입자 혼합물 제조장치에 의해 달성된다.According to the present invention, the above objects can be accomplished by providing a method of manufacturing a nanocomposite nanocomposite nanocomposite nanocomposite nanocomposite nanocomposite nanocomposite nanocomposite material, A cooling portion for receiving the particle-solvent mixture from the solvent mixing portion and cooling and condensing the particle-solvent mixture; Wherein the particle-solvent mixture for the nanoparticles of any one of the plurality of nanoparticles is supplied from the cooling section to the particle-solvent mixture for the nanoparticles of the other one of the plurality of nanoparticles, A charging unit for charging the condensed particle-solvent mixture to have a polarity different from that of the charged particle-solvent mixture; Wherein the charged particle-solvent mixture is supplied from the charging portion, wherein a particle-solvent mixture for one of the plurality of nanoparticles and a particle-solvent mixture for the other one of the plurality of nanoparticles And a mixing part for growing the nanoparticle mixture by an electric attraction force.
여기서, 상기 대전부와 상기 혼합부 사이 또는 상기 혼합부 이후에 마련되며, 상기 입자-용매 혼합물에서 용매를 증발시키는 증발부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to further include an evaporation portion provided between the charging portion and the mixing portion or after the mixing portion, wherein the evaporation portion evaporates the solvent in the particle-solvent mixture.
또한, 상기 나노 입자는 제1 나노 입자와 상기 제1 나노 입자와 상이한 종류의 제2 나노 입자로 마련되고, 상기 용매혼합부는 상기 제1 나노 입자를 제1 입자-용매 혼합물로 형성하는 제1 용매혼합부와 상기 제2 나노 입자가 유동하는 제2 입자-용매 혼합물로 형성하는 제2 용매혼합부를 구비하며, 상기 냉각부는 상기 제1 입자-용매 혼합물을 냉각시키는 제1 냉각부와 상기 제2 입자-용매 혼합물을 냉각시키는 제2 냉각부를 구비하고, 상기 대전부는 상기 응축된 제1 입자-용매 혼합물을 대전시키는 제1 대전부와 상기 응축된 제2 입자-용매 혼합물을 대전시키는 제2 대전부를 구비하며, 상기 제1 나노 입자와 상기 제2 나노 입자는 서로 다른 경로를 따라 유동하는 것이 바람직하다.The nanoparticles may be formed of a first nanoparticle and a second nanoparticle of a different kind from the first nanoparticle, and the solvent mixing portion may include a first nanoparticle forming a first particle- And a second solvent mixing portion formed by a second particle-solvent mixture in which the second nanoparticles flow, wherein the cooling portion includes a first cooling portion for cooling the first particle- And a second cooling section for cooling the solvent mixture, wherein the charging section includes a first charging section for charging the condensed first particle-solvent mixture and a second charging section for charging the condensed second particle-solvent mixture And the first nanoparticles and the second nanoparticles flow along different paths.
또한, 상기 용매는 물 또는 알콜계 화합물인 것이 바람직하다.The solvent is preferably water or an alcohol compound.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 복수개의 나노 입자를 각각 증가화된 용매와 혼합시켜 복수개의 입자-용매 혼합물을 형성하는 입자용매 혼합단계; 상기 복수개의 입자-용매 혼합물을 냉각시켜 각각의 용매를 응축시키는 냉각단계; 상기 복수개의 입자-용매 혼합물 중 어느 하나와 상기 복수개의 입자-용매 혼합물 중 다른 하나는 서로 다른 극성을 가지도록 상기 복수개의 입자-용매 혼합물을 대전시키는 대전단계; 상기 복수개의 입자-용매 혼합물을 전기적 인력에 의해 결합시켜 성장시키는 성장단계;를 포함하는 나노 입자 혼합물 제조방법에 의해 달성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a nanoparticle-containing nanoparticle, comprising: mixing a plurality of nanoparticles with an increased solvent to form a plurality of particle-solvent mixture; A cooling step of cooling the plurality of particle-solvent mixtures to condense each of the solvents; A charging step of charging the plurality of particle-solvent mixtures so that any one of the plurality of particle-solvent mixtures and the other of the plurality of particle-solvent mixtures have different polarities; And a growth step of growing the plurality of particle-solvent mixtures by an electric attraction force to grow the nanoparticle mixture.
여기서, 상기 입자용매 형성단계는 제1 나노 입자와 상기 제1 나노 입자와 서로 다른 종류의 제2 나노 입자를 통해 제1 입자-용매 혼합물 및 제2 입자-용매 혼합물을 형성하고, 상기 제1 입자-용매 혼합물과 상기 제2 입자-용매 혼합물은 서로 다른 경로를 통해 상기 냉각단계, 상기 대전단계를 수행하는 것이 바람직하다.Here, the particle solvent forming step may include forming the first particle-solvent mixture and the second particle-solvent mixture through the first nanoparticles and the first nanoparticles and the second nanoparticles of a different kind, The solvent mixture and the second particle-solvent mixture are subjected to the cooling step and the charging step through different routes.
또한, 상기 대전단계 또는 상기 성장단계 이후에, 상기 입자-용매 혼합물을 가열하여 용매를 상기 용매를 증발시키는 건조단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the drying step further comprises heating the particle-solvent mixture to evaporate the solvent after the charging step or after the growing step.
또한, 상기 입자-용매 혼합단계에서 상기 용매는 물 또는 알콜계 화합물로 마련되는 것이 바람직하다.In addition, in the particle-solvent mixing step, the solvent is preferably water or an alcohol-based compound.
본 발명에 따르면, 서로 다른 종류의 나노 입자를 쉽고 간단하게 결합시킬 수 있는 나노 입자 혼합물 제조장치 및 나노 입자 혼합물 제조방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a nanoparticle mixture preparation apparatus and a method of manufacturing a nanoparticle mixture which can easily and simply combine different kinds of nanoparticles.
또한, 서로 다른 종류의 나노 입자를 혼합하는 과정에서 나노 입자에 불필요한 외력 등을 가하지 않음으로써 나노 입자가 손상되는 것을 최소화시킬 수 있다.In addition, it is possible to minimize the damage of the nanoparticles by not applying unnecessary external force to the nanoparticles in the course of mixing different kinds of nanoparticles.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 도 1에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치에서 용매혼합부에서의 반응을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 도 1에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치에서 냉각부에서의 반응을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 도 1에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치에서 대전부에서의 반응을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 도 1에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치에서 혼합부에서의 반응을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6은 도 1에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치에서 증발부에서의 반응을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 입자 혼합물 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.1 is a schematic view of an apparatus for producing a nanoparticle mixture according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a view schematically showing a reaction in a solvent mixing part in the apparatus for producing a nanoparticle mixture according to FIG. 1,
FIG. 3 is a view schematically showing a reaction in the cooling section in the apparatus for producing a nanoparticle mixture according to FIG. 1,
FIG. 4 is a view schematically showing a reaction in a charging part in the apparatus for producing a nanoparticle mixture according to FIG. 1,
FIG. 5 is a view schematically showing a reaction in a mixing part in the apparatus for producing a nanoparticle mixture according to FIG. 1,
FIG. 6 is a view schematically showing the reaction in the evaporator in the apparatus for producing a nanoparticle mixture according to FIG. 1,
FIG. 7 is a process flow diagram schematically illustrating a method of manufacturing a nanoparticle mixture according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing an apparatus for producing a nanoparticle mixture according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치(100)는 서로 다른 복수개의 나노 입자를 쉽고 간단하면서도 고효율로 혼합시킬 수 있는 것으로서, 용매혼합부(110)와 냉각부(120)와 대전부(130)와 혼합부(140)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an
이를 설명하기에 앞서, 본 발명의 일실시예에서는 서로 다른 2개의 나노 입자인 제1 나노 입자와 제2 나노 입자를 혼합하여 제1 입자-용매 혼합물 및 제2 입자-용매 혼합물을 형성하는 것으로 가정한다. Before describing this, it is assumed in one embodiment of the present invention that the first nanoparticle and the second nanoparticle, which are two different nanoparticles, are mixed to form a first particle-solvent mixture and a second particle-solvent mixture do.
도 2는 도 1에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치에서 용매혼합부에서의 반응을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a schematic view showing a reaction in a solvent mixing part in the apparatus for producing a nanoparticle mixture according to FIG. 1; FIG.
도 2를 참조하면, 상기 용매혼합부(110)는 나노 입자를 제공받으며, 내부에서 나노입자와 증기화된 용매를 혼합하여 입자-용매 혼합물을 형성물을 형성하는 공간을 제공하는 것으로서, 제1 용매혼합부(111)와 제2 용매혼합부(112)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the solvent mixing
상기 제1 용매혼합부(111)는 제1 나노 입자가 제공되어 내부에서 증기화된 용매와 혼합되어 제1 입자-용매 혼합물이 형성될 수 있는 공간을 제공하는 것이다.The first
상기 제2 용매혼합부(112)는 제2 나노 입자가 제공되어 내부에서 증기화된 용매와 혼합되어 제2 입자-용매 혼합물이 형성될 수 있는 공간을 제공하는 것이다.The second
본 발명의 일실시예에서 제1 용매혼합부(111)와 제2 용매혼합부(112)는 서로 별개의 챔버로 마련되나, 이에 제한되는 것은 아니며, 하나의 챔버 내에서 구획되는 2개의 영역으로 마련될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first
또한, 제1 용매혼합부(111)와 제2 용매혼합부(112)는 서로 다른 나노 입자가 제공되는 것만이 상이할 뿐, 서로 다른 나노 입자를 통해 입자-용매 혼합물을 형성한다는 점에서는 동일하다.The first
여기서, 용매는 용매혼합부(110) 내에는 응축된 상태로 제공되며, 이후 포화증기화함으로써 증기화될 수 있고, 또는, 실질적으로 포화상태 또는 과포화상태의 용매가 용매혼합부(110) 내에 제공될 수 있다.Here, the solvent may be provided in a condensed state in the
또한, 용매는 물이거나 알코올 화합물일 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 물을 사용한다.Further, the solvent may be water or an alcohol compound, and water is used in one embodiment of the present invention.
더 나아가, 제1 용매혼합부(111)와 제2 용매혼합부(112)에서 각각 사용되는 용매는 서로 다른 종류의 용매일 수 있으나, 후술할 공정을 위해서 서로 동일한 종류의 용매를 사용하는 것이 바람직하다.Further, although the solvents used in the first
한편, 각각의 용매혼합부(111, 112) 내에서 나노 입자는 충분히 증기화된 용매와 혼합되며, 각각의 용매혼합부(111, 112)로 제공되는 제1 나노 입자 및 제2 나노 입자 전부가 증기화된 용매와 반응하는 것이 바람직할 것이다.On the other hand, in the respective
또한, 제1 용매혼합부(111)와 제2 용매혼합부(112)에 각각 제공되는 제1 나노입자와 제2 나노입자의 양은 이들의 결합비에 따라 달리 조절될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에서 제1 나노입자와 제2 나노입자는 1:1로 결합하므로 제1 나노입자와 제2 나노입자는 서로 동일한 양이 제공되는 것이 바람직하다.The amount of the first nanoparticles and the second nanoparticles provided in the first
도 3은 도 1에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치에서 냉각부에서의 반응을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view schematically showing a reaction in the cooling section in the apparatus for producing a nanoparticle mixture according to FIG. 1;
도 3을 참조하면, 상기 냉각부(120)는 용매혼합부(110)로부터 입자-용매 혼합물을 제공받아 이를 냉각시켜 입자-용매 혼합물, 더 정확히는 입자-용매 혼합물의 용매를 응축시키는 공간을 제공하는 것으로 제1 냉각부(121)와 제2 냉각부(122)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
본 발명의 일실시예에 있어서, 상술한 용매혼합부(110)와 유사하게 제1 냉각부(121)와 제2 냉각부(122)는 서로 다른 챔버로 구비되나, 이에 제한되는 것은 아니며, 하나의 챔버에서 구획되는 2개의 영역으로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the
상기 제1 냉각부(121)는 제1 입자-용매 혼합물을 제공받아 제1 입자-용매 혼합물의 용매를 응축시키는 공간을 제공하며, 상기 제2 냉각부(122)는 제2 입자-용매 혼합물을 제공받아 제2 입자-용매 혼합물의 용매를 응축시키는 공간을 제공한다.The
예컨대, 각각의 냉각부(121, 122)의 내부 온도가 용매의 이슬점 이하의 온도로 유지되면 입자-용매 혼합물에서 용매는 입자 주위에서 응결되며, 즉, 입자를 응결핵으로 하여 용매들이 응축된다. For example, when the internal temperature of each
물론, 각각의 냉각부(121, 122)는 내부 온도를 유지하는 방법으로 입자-용매 혼합물을 냉각시킬 수도 있으나, 냉각 유체와 열교환을 시키거나, 또는 단열팽창시킴으로써 냉각시킬 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 종래의 주지한 냉각 기술이 모두 사용될 수 있음은 당연하다.Of course, each
도 4는 도 1에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치에서 대전부에서의 반응을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 4 is a view schematically showing a reaction in a charging part in the apparatus for producing a nanoparticle mixture according to FIG. 1; FIG.
도 4를 참조하면, 상기 대전부(130)는 상기 냉각부(121, 122)로부터 응축된 제1 입자-용매 혼합물 및 제2 입자-용매 혼합물을 제공받으며, 제1 입자-용매 혼합물은 양극으로 제2 입자-용매 혼합물은 음극으로 대전시키는 것으로서 제1 대전부(131)와 제2 대전부(132)를 포함한다.4, the
본 발명의 일실시예에서 상기 제1 대전부(131)는 응축된 제1 입자-용매 혼합물을 제공받아 양극으로 대전시키며, 상기 제2 대전부(132)는 응축된 제2 입자-용매 혼합물을 제공받아 음극으로 대전시킨다.In one embodiment of the present invention, the
물론, 상술한 것과 같은 상태로 제한되는 것은 아니며, 제1 입자-용매 혼합물과 제2 입자-용매 혼합물이 서로 다른 극성을 가지도록 대전시키면 충분하다. 더 나아가, 제1 입자-용매 혼합물에서도 일부는 양극, 나머지는 음극으로 대전시킬 수 있으며, 제2 입자-용매 혼합물에서도 일부는 음극, 나머지는 양극으로 대전시킬 수 있다.Of course, it is not limited to the state as described above, and it is sufficient to charge the first particle-solvent mixture and the second particle-solvent mixture to have different polarities. Further, some of the first particle-solvent mixture can be charged to the positive electrode and the remainder to the negative electrode, and some of the second particle-solvent mixture can be charged to the negative electrode and the remainder to the positive electrode.
한편, 본 발명의 일실시예에서 제1 입자-용매 혼합물에서 대전되는 전하량 및 제2 입자-용매 혼합물에서 대전되는 전하량을 각각 다르게 조절할 수 있다. 이를 통해, 제1 입자-용매 혼합물과 제2 입자-용매 혼합물의 1:1 결합이 아닌 1:다 결합을 유도할 수 있으며, 서로 다른 2개의 나노 입자뿐만 아니라 서로 다른 3개 이상의 나노 입자도 결합시킬 수 있을 것이다.Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the amount of charge charged in the first particle-solvent mixture and the amount of charge in the second particle-solvent mixture can be controlled differently. Thereby, it is possible to induce a 1: multi bond, not a 1: 1 bond of the first particle-solvent mixture and the second particle-solvent mixture, and not only two different nanoparticles but also three or more different nanoparticles .
한편, 각각의 대전부(131, 132)는 특별한 장치로 제한되는 것은 아니며, 통상적인 대전기, 예컨대, 코로나 대전기 등이 사용될 수 있고, 본 발명의 일실시예에서는 고전압을 인가받는 탄소섬유(133, 134)를 통해 전자를 방출하여 응축된 제1 입자-용매 혼합물 및 제2 입자-용매 혼합물을 각각 대전시킨다.On the other hand, each of the
본 발명의 일실시예에서 제1 대전부(131)와 제2 대전부(132)는 서로 별개의 챔버로 마련되는 것으로 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 하나의 챔버 내에 구획되는 2개의 공간으로도 형성될 수 있다.Although the
도 5는 도 1에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치에서 혼합부에서의 반응을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 5 is a view schematically showing a reaction in a mixing part in the apparatus for producing a nanoparticle mixture according to FIG. 1;
도 5를 참조하면, 상기 혼합부(140)는 제1 대전부(131) 및 제2 대전부(132)로부터 각각 대전된 제1 입자-용매 혼합물과 제2 입자-용매 혼합물을 제공받아, 이들이 전기적 인력에 의해 서로 결합하여 성장하도록 하는 공간을 제공하는 것이다.5, the
여기서, 제1 대전부(131)로부터 제공되는 제1 입자-용매 혼합물은 외면에 (+)전하가 부착된 상태이고, 제2 대전부(131)로부터 제공되는 제2 입자-용매 혼합물은 외면에 (-) 전하가 부착된 상태이다.Here, the first particle-solvent mixture supplied from the
따라서, 제1 입자-용매 혼합물과 제2 입자-용매 혼합물 사이에서는 전기적 인력이 작용하며, 제1 입자-용매 화합물들 사이 및 제2 입자-용매 화합물들 사이에서는 전기적 척력이 작용한다. Thus, an electrical attraction acts between the first particle-solvent mixture and the second particle-solvent mixture, and electrical repulsion acts between the first particle-solvent compounds and between the second particle-solvent compounds.
이에 따라, 제1 입자-용매 혼합물과 제2 입자-용매 혼합물은 전기적 인력에 의해 서로 결합한다.Thus, the first particle-solvent mixture and the second particle-solvent mixture are bonded to each other by an electrical attraction.
본 발명의 일실시예에서 혼합부(140)는 별도의 혼합 챔버로 마련되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며 제1 대전부(131) 및 제2 대전부(132)로부터 각각 연장되며 소정의 위치에서 연결되는 유로로 형성될 수 있다. 즉, 입자-용매 혼합물들이 유로를 따라 유동하는 과정에서 서로 결합할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the mixing
도 6은 도 1에 따른 나노 입자 혼합물 제조장치에서 증발부에서의 반응을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 6 is a view schematically showing a reaction in the evaporator in the apparatus for producing a nanoparticle mixture according to FIG. 1;
한편, 도 6을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따르면 대전부(130)와 혼합부(140) 사이 또는 혼합부(140) 이후에 마련되며, 입자-용매 혼합물에서 용매를 증발시키는 증발부(150)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, according to an embodiment of the present invention, an evaporator (not shown) provided between the charging
여기서, 증발부(150)가 대전부(130)와 혼합부(140) 사이에 마련되면, 증발부(150)에서 제1 입자-용매 혼합물과 제2 입자-용매 혼합물에서 각각의 용매가 증발되어 고도로 대전된 제1 나노 입자와 제2 나노 입자가 혼합부(140) 측으로 제공되고 혼합부(140)에서는 제1 나노 입자와 제2 나노 입자가 직접 결합한다.Here, when the
한편, 증발부(150)가 혼합부(140) 이후에 마련되는 경우, 제1 입자-용매 혼합물과 제2 입자-용매 혼합물이 결합된 상태에서 용매만을 증발시켜 제1 나노 입자와 제2 나노 입자 결합체만을 추출한다.When the
즉, 증발부(150)의 위치 변경은 단지 제1 나노 입자와 제2 나노 입자 결합체를 획득하기 위한 과정에서 일부 차이점이 존재할 뿐, 결론적으로 제1 나노 입자와 제2 나노 입자 결합체를 획득한다는 점은 동일하다.That is, the change of the position of the
여기서, 증발부(150)는 내부를 가열하는 가열 수단을 구비하거나, 성장된 입자-용매 혼합물와 열교환하는 작동유체를 열접촉시킴으로써 입자-용매 혼합물에서 용매를 증발시킬 수 있으나 이러한 방법에 제한되는 것은 아니다.
Here, the
다음으로 본 발명의 일실시예에 따른 나노 입자 혼합물 제조방법(S100)에 대하여 설명한다. Next, a method (S100) for producing a nanoparticle mixture according to an embodiment of the present invention will be described.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 입자 혼합물 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.FIG. 7 is a process flow diagram schematically illustrating a method of manufacturing a nanoparticle mixture according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 나노 입자 혼합물 제조방법(S100)은 서로 다른 복수개의 나노 입자를 쉽고 간단하면서도 고효율로 혼합시킬 수 있는 것으로서, 용매입자 혼합단계(S110)와 냉각단계(S120)와 대전단계(S130)와 성장단계(S140)를 포함한다.Referring to FIG. 7, a method (S100) for producing a nanoparticle mixture according to an embodiment of the present invention can easily and easily mix a plurality of different nanoparticles with high efficiency. The solvent particle mixing step (S110) (S120), a charging step (S130), and a growing step (S140).
상기 용매입자 혼합단계(S110)는 복수개의 나노 입자들을 각각 증기화된 용매와 혼합시켜 복수개의 입자-용매 혼합물을 형성하는 단계이다.The solvent particle mixing step (S110) is a step of mixing a plurality of nanoparticles with a vaporized solvent to form a plurality of particle-solvent mixtures.
여기서, 복수개의 나노 입자들은 서로 혼합되지 않으며, 각각 독립적인 상태로 증기화된 용매가 혼합된다. 이에 따라, 복수개의 입자-용매 혼합물들도 서로 독립된 상태를 유지한다.Here, the plurality of nanoparticles are not mixed with each other, and the vaporized solvent is mixed in an independent state. Thus, the plurality of particle-solvent mixtures remain independent from each other.
본 발명의 일실시예에 따르면, 복수개의 나노 입자는 서류 다른 종류의 나노 입자 2개로 마련되며, 증기화된 용매와 혼합되어 제1 입자-용매 혼합물과 제2 입자-용매 혼합물을 형성한다.According to one embodiment of the invention, the plurality of nanoparticles are provided with two different types of nanoparticles of paper and mixed with the vaporized solvent to form a first particle-solvent mixture and a second particle-solvent mixture.
또한, 제1 나노 입자 및 제2 나노 입자에 각각 서로 다른 종류의 용매가 혼합될 수 있으나, 후술할 성장단계(S140)를 고려하여 서로 동일한 종류의 용매가 사용되는 것이 바람직하다. The first nanoparticle and the second nanoparticle may be mixed with different kinds of solvents, but it is preferable that the same type of solvent is used in consideration of the growth step (S140) to be described later.
여기서, 나노 입자는 필요에 따라 성장시키고자 하는 입자를 취사선택할 수 있으며, 용매는 추후 응축 및 증발과정의 용이성, 나노 입자와의 반응성 등을 고려하여 취사선택될 수 있다.Here, the nanoparticles can be selected by selecting particles to be grown as needed, and the solvent can be selected by considering the ease of subsequent condensation and evaporation processes, reactivity with the nanoparticles, and the like.
이에 따라, 용매는 물 또는 알코올 화합물로 마련될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 따르면 용매는 물로 마련된다.Accordingly, the solvent can be provided as water or an alcohol compound, and according to an embodiment of the present invention, the solvent is provided with water.
본 단계에서 각각의 나노 입자는 증기화된 용매가 혼합된 상태를 형성하는 것이 목적이며, 반드시 나노 입자와 증기화된 용매 사이에 어떠한 결합이 형성되어야 하는 것은 아니다.In this step, each nanoparticle is intended to form a mixed state of vaporized solvent, and it is not necessarily required that any bond be formed between the nanoparticles and the vaporized solvent.
상기 냉각단계(S120)는 용매-입자 혼합단계(S110)을 통해 형성된 입자-용매 혼합물을 냉각시켜 입자-용매 혼합물에서 용매를 응축시키는 단계이다. 어떠한 수단을 통해서 입자-용매 혼합물을 냉각시키면, 입자-용매 혼합물의 용매는 증기상태에서 액체상태로 냉각된다. The cooling step (S120) is a step of cooling the particle-solvent mixture formed through the solvent-particle mixing step (S110) to condense the solvent in the particle-solvent mixture. When the particle-solvent mixture is cooled by any means, the solvent of the particle-solvent mixture is cooled to the liquid state in the vapor state.
여기서, 입자-용매 혼합물의 용매가 냉각되면, 입자를 응결핵으로 하여 용매의 응결이 시작된다. 따라서, 용매는 입자를 중심으로, 그 주변에서 응축하며, 액체 상태의 용매가 입자를 감싸는 형태로 입자-용매 혼합물의 상태가 변경된다.Here, when the solvent of the particle-solvent mixture is cooled, the condensation of the solvent is started with the particles as the condensation nucleus. Thus, the solvent condenses around and around the particle, and the state of the particle-solvent mixture changes in the form that the liquid solvent surrounds the particle.
입자-용매 혼합물에서 용매가 증기화된 상태인 경우에는 대다수의 용매와 입자는 결합되지 않으나, 냉각단계(S120)를 통해 용매가 냉각되면, 상술한 형태로 입자-용매 혼합물의 상태가 변경되므로 실질적으로 입자-용매 혼합물의 부피가 증가한다.When the solvent is vaporized in the particle-solvent mixture, most of the solvent and particles are not bonded, but when the solvent is cooled through the cooling step (S120), the state of the particle-solvent mixture in the above- The volume of the particle-solvent mixture increases.
상기 대전단계(S130)는 냉각단계(S120)를 통해 냉각된 입자-용매 혼합물을 을 제공받아 제1 입자-용매 혼합물은 양극 또는 음극 중 어느 하나의 극성으로 제2 입자-용매 혼합물은 양극 또는 음극 중 다른 하나의 극성으로 대전시키는 단계이다.The charging step (S130) is performed by supplying the cooled particle-solvent mixture through the cooling step (S120) so that the first particle-solvent mixture has a polarity of either the anode or the cathode and the second particle- To the other polarity.
예컨대, 제1 입자-용매 혼합물은 양극으로 제2 입자-용매 혼합물은 음극으로 대전시킬 수 있다.For example, the first particle-solvent mixture can be charged to the anode and the second particle-solvent mixture can be charged to the cathode.
여기서, 입자-용매 혼합물을 대전시키는 방법으로는 이미 널리 알려진 다양한 방법이 적용될 수 있으나, 본 발명에 일실시예에 있어서, 고전압이 인가되는 탄소 섬유(133, 134)로부터 방출되는 전하들을 이용하여 입자-용매 혼합물을 대전시킬 수 있다.Herein, various known methods can be applied as a method of charging the particle-solvent mixture. However, in one embodiment of the present invention, by using the charges emitted from the
즉, 탄소 섬유(133)로부터 양전하를 방출시켜 제1 입자-용매 혼합물의 외면상에 양전하를 부착시킬 수 있으며, 탄소 섬유(134)로부터 음전하를 방출시켜 제2 입자-용매 혼합물의 외면상에 음전하를 부착시킬 수 있다.That is, a positive charge can be released from the
상기 성장단계(S140)는 양극의 제1 입자-용매 혼합물과 음극의 제2 입자-용매 혼합물을 혼합시켜 전기적 인력에 의해 입자-용매 혼합물을 결합시켜 성장시키는 단계이다.The growth step S140 is a step of mixing the first particle-solvent mixture of the anode and the second particle-solvent mixture of the cathode and bonding the particle-solvent mixture by an electrical attraction.
즉, 상술한 대전단계(S130)를 통해 제1 입자-용매 혼합물 및 제2 입자-용매 혼합물은 선택적으로 양극 또는 음극의 성질을 가지며, 전기적 인력에 의해 제1 입자-용매 혼합물 및 제2 입자-용매 혼합물들은 서로 결합될 수 있다.That is, through the above-described charging step (S130), the first particle-solvent mixture and the second particle-solvent mixture have a property of a cathode or an anode selectively, and the first particle- Solvent mixtures can be combined with each other.
이에 따라, 어떠한 물리적, 화학적 과정을 거치지 않더라도 제1 나노 입자와 제2 나노 입자에 부착되는 전하들의 전기적 인력에 의해 용이하게 결합될 수 있다.Accordingly, even if no physical or chemical process is performed, the first nanoparticle and the second nanoparticle can be easily combined by electrical attraction of charges adhering to the nanoparticle.
한편, 여기서 제1 나노 입자와 제2 나노 입자의 결합은 이들이 완전히 부착되어 절대로 떨어질 수 있는 상태에 있는 것을 의미하지는 않으며, 소정의 외력이 가해지면 제1 나노 입자와 제2 나노 입자의 연결관계가 깨질 수 있는 상태를 의미한다.Here, the binding of the first nanoparticle and the second nanoparticle does not mean that they are completely adhered to each other, and when a predetermined external force is applied, the connection relationship between the first nanoparticle and the second nanoparticle It means a condition that can be broken.
한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상술한 대전단계(S130) 또는 성장단계(S140) 이후에 입자-용매 혼합물의 용매를 가열하여 증발시키는 건조단계(S150)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method may further include a drying step (S150) in which the solvent of the particle-solvent mixture is heated and evaporated after the charging step (S130) or the growing step (S140).
여기서, 건조단계(S150)를 어느 단계 이후에 수행하느냐에 따라 구체적인 과정은 달라질 수 있으나, 성장된 나노 입자를 획득할 수 있다는 점에서는 동일하다.Here, the specific procedure may vary depending on which step is performed after the drying step (S150), but it is the same in that the grown nanoparticles can be obtained.
다만, 건조단계(S150)가 대전단계(S130) 이후에 수행되는 경우에는 제1 나노입자 및 제2 나노 입자상에 전하들이 고집적된 상태로 성장단계(S140)를 수행하게 될 것이며, 건조단계(S150)가 혼합단계(S140) 이후에 수행되는 경우에는 이미 결합된 제1 나노입자 및 제2 나노입자 혼합물로부터 용매만을 제거하게 될 것이다.However, if the drying step S150 is performed after the charging step S130, the growth step S140 will be performed in a state where the charges are highly integrated on the first nanoparticles and the second nanoparticles, and the drying step S150 ) Is performed after the mixing step (S140), only the solvent will be removed from the already combined first nanoparticle and second nanoparticle mixture.
여기서, 건조단계(S150)는 용매를 가열시킬 수 있는 어떠한 방법을 다 사용할 수 있으며, 특별한 방법으로 제한되는 것은 아니다.
Here, in the drying step (S150), any method capable of heating the solvent may be used and is not limited to a particular method.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
100: 나노 입자 혼합물 제조장치 110: 용매혼합부
120: 냉각부 130: 대전부
140: 혼합부 150: 증발부
S100: 나노 입자 혼합물 제조방법 S110: 입자용매 혼합단계
S120: 냉각단계 S130: 대전단계
S140: 성장단계 S150: 건조단계100: Nanoparticle mixture manufacturing apparatus 110:
120: cooling section 130:
140: mixing part 150: evaporating part
S100: Method for producing nanoparticle mixture S110: Particle solvent mixing step
S120: Cooling step S130: Charging step
S140: growth step S150: drying step
Claims (8)
상기 제1 용매혼합부로부터 상기 제1 입자-용매 혼합물을 제공받아 냉각시켜 응축시키는 제1 냉각부 및 상기 제2 용매혼합부로부터 상기 제2 입자-용매 혼합물을 제공받아 냉각시켜 응축시키는 제2 냉각부;
상기 제1 냉각부로부터 응축된 상기 제1 입자-용매 혼합물을 제공받아 고가로 대전시키는 제1 대전부 및 상기 제2 냉각부로부터 응축된 상기 제2 입자-용매 혼합물을 제공받아 응축된 상기 제1 입자-용매 혼합물과 다른 극성의 고가로 대전시키는 제2 대전부; 및
상기 제1 대전부 및 상기 제2 대전부로부터 대전된 상기 제1 입자-용매 혼합물과 대전된 상기 제2 입자-용매 혼합물을 제공받으며, 대전된 상기 제1 입자-용매 혼합물과 대전된 상기 제2 입자-용매 혼합물 사이의 전기적 인력에 의해 대전된 상기 제1 입자-용매 혼합물과 대전된 상기 제2 입자-용매 혼합물을 결합시켜 성장시키는 혼합부;
를 포함하는 이종 나노 입자 성장장치.A first solvent mixing portion for mixing a plurality of first nanoparticles with a vaporized solvent to form a first particle-solvent mixture, and a second solvent mixing portion for mixing a plurality of second nanoparticles of a different kind from the first nanoparticles, respectively, A second solvent mixing part for mixing with a solvent to form a second particle-solvent mixture;
A first cooling portion for receiving and cooling the first particle-solvent mixture from the first solvent mixing portion, and a second cooling portion for cooling and condensing the second particle-solvent mixture from the second solvent mixing portion, part;
A first charge section for receiving the first particle-solvent mixture condensed from the first cooling section and charging the first particle-solvent mixture at a high cost, and a second particle-solvent mixture condensed from the first particle- A second charging unit charging the particle-solvent mixture at a high charge of another polarity; And
Wherein the first particle-solvent mixture charged with the first particle-solvent mixture and the second particle-solvent mixture charged with the first particle-solvent mixture from the first chargeable portion and the second chargeable portion, A mixing portion for combining and growing the first particle-solvent mixture charged with electric attraction between the particle-solvent mixture and the charged second particle-solvent mixture;
Wherein the nanoparticle growth device is a nanoparticle growth device.
상기 제1, 제2 대전부와 상기 혼합부 사이에 마련되어 대전된 상기 제1 입자-용매 혼합물과 대전된 상기 제2 입자-용매 혼합물에서 용매를 증발시키거나,
상기 혼합부 이후에 마련되어 결합된 상기 제1 입자-용매 혼합물과 상기 제2 입자-용매 혼합물에서 용매를 증발시키는 증발부;를 더 포함하는 이종 나노 입자 성장장치.The method according to claim 1,
Wherein the solvent is evaporated in the first particle-solvent mixture charged and the second particle-solvent mixture charged between the first and second charge sections and the mixing section,
And an evaporator for evaporating the solvent in the first particle-solvent mixture and the second particle-solvent mixture after the mixing part.
상기 용매는 물 또는 알콜계 화합물인 이종 나노 입자 성장장치.The method according to claim 1,
Wherein the solvent is water or an alcohol-based compound.
상기 복수개의 제1 입자-용매 혼합물 및 상기 복수개의 제2 입자-용매 혼합물을 냉각시켜 각각의 용매를 응축시키는 냉각단계;
응축된 상기 제1 입자-용매 혼합물을 고가로 대전시키고, 응축된 상기 제2 입자-용매 혼합물을 응축된 상기 제1 입자-용매 혼합물과 다른 극성의 고가로 대전시키는 대전단계; 및
고가로 대전된 상기 제1 입자-용매 혼합물과 고가로 대전된 상기 제2 입자-용매 혼합물 사이의 전기적 인력에 의해 대전된 상기 제1 입자-용매 혼합물과 대전된 상기 제2 입자-용매 혼합물을 결합시켜 성장시키는 성장단계;를 포함하는 이종 나노 입자 성장방법.Mixing a plurality of first nanoparticles with a vaporized solvent to form a plurality of first particle-solvent mixtures, mixing a plurality of second nanoparticles of a different kind from the first nanoparticles, respectively, with a vaporized solvent To form a plurality of second particle-solvent mixtures;
A cooling step of cooling the plurality of first particle-solvent mixture and the plurality of second particle-solvent mixture to condense each of the solvents;
A charging step of charging the condensed first particle-solvent mixture at a high cost, and charging the condensed second particle-solvent mixture to the condensed first particle-solvent mixture at a high charge of another polarity; And
The method of any one of the preceding claims, wherein the first particle-solvent mixture charged by an electrical attraction between the overcharged first particle-solvent mixture and the second charged particle- And a growth step of growing the nanoparticles.
상기 대전단계 또는 상기 성장단계 이후에, 상기 입자-용매 혼합물을 가열하여 용매를 증발시키는 건조단계를 더 포함하는 이종 나노 입자 성장방법.5. The method of claim 4,
Further comprising a drying step of heating the particle-solvent mixture to evaporate the solvent after the charging step or after the growing step.
상기 입자-용매 혼합단계에서 상기 용매는 물 또는 알콜계 화합물로 마련되는 이종 나노 입자 성장방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the solvent is water or an alcohol compound in the particle-solvent mixing step.
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| RU2301771C1 (en) * | 2005-12-06 | 2007-06-27 | Институт прикладной механики УрО РАН | Method and device for mixing nano-particles |
| JP2009222660A (en) | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Nanoparticle component measuring device |
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