一種智能化氮化硼納米管制備裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種智能化氮化硼納米管制備裝置，屬于氮化硼納米管制備技術(shù)領(lǐng)域。包括退火反應(yīng)爐；所述退火反應(yīng)爐設(shè)有進(jìn)氣閥門和出氣閥門；所述進(jìn)氣閥門連接氣體干燥裝置，所述氣體干燥裝置連接氣源；所述出氣閥門連接過濾裝置，所述過濾裝置連接尾氣處理裝置，所述尾氣處理裝置連接尾氣流量控制器；本實(shí)用新型可用于批量制備氮化硼納米管；本實(shí)用新型操作方便，適合工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用；本實(shí)用新型能夠提高氮化硼納米管產(chǎn)率；本實(shí)用新型確保氮化硼納米管合成高產(chǎn)率和較大的制備能力，還具有高度熱工控制集成，具有節(jié)能降耗和操作方便的特點(diǎn)；本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制，能夠遠(yuǎn)程進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)了智能化。
【專利說明】
一種智能化氮化硼納米管制備裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種智能化氮化硼納米管制備裝置，屬于氮化硼納米管制備技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]氮化硼納米管，BNNTs根據(jù)其管壁層數(shù)可以分為單壁和多壁兩種結(jié)構(gòu)。B-N單元和 C-C單元具有相同的價(jià)電子數(shù)目，在h-BN平面中，一個(gè)B原子和一個(gè)N原子以sp2雜化后形成3 個(gè)B-N共價(jià)鍵，形成一個(gè)類石墨的平面六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。BNNTs的力學(xué)性能已經(jīng)通過熱振動(dòng)方法得到了較好的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果發(fā)現(xiàn)單根多壁BNNTs的楊氏模量約為l.lSTPa，約為塊狀h-BN平面楊氏模量的14倍，同時(shí)也可能是已知絕緣纖維材料中最高的。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果也與利用緊束方法理論計(jì)算值相符合。但是最近發(fā)現(xiàn)，通過原位折彎實(shí)驗(yàn)后的單根多壁BNNTs的楊氏模量比理論值低了0.5-0.6TPa，這很可能是由于多壁BNNTs中存在多邊截?cái)嗝嫘蚊菜隆?Golberg等研究了BNNTs的彈性性質(zhì)。結(jié)果表明，在經(jīng)過幾十次的反復(fù)嚴(yán)重變形，折彎角度約 70°后，BNNTs管殼出現(xiàn)了嚴(yán)重的彎曲和變形，但是，當(dāng)負(fù)載釋放后明顯發(fā)現(xiàn)，BNNTs又恢復(fù)了原來的完美形貌。因此，BNNTs可以像CNTs—樣用于制造刀具和模具，還可作為納米尺度的電子器件、納米結(jié)構(gòu)的陶瓷、高強(qiáng)度纖維材料。
[0003]現(xiàn)有的氮化硼納米管制備起來較為困難，很少能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)，并且在生產(chǎn)過程中無法做到智能化控制。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種智能化氮化硼納米管制備裝置，適用于利用多種不同類型前驅(qū)體在較低溫度下(600?1300°C)制備氮化硼納米管及相關(guān)產(chǎn)品，是一種間歇式周期性制備裝置，可用于批量制備氮化硼納米管;并且能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的操縱控制。
[0005]本實(shí)用新型技術(shù)方案如下:一種智能化氮化硼納米管制備裝置，包括退火反應(yīng)爐； 所述退火反應(yīng)爐設(shè)有進(jìn)氣閥門和出氣閥門；所述進(jìn)氣閥門連接氣體干燥裝置，所述氣體干燥裝置連接氣源;所述出氣閥門連接過濾裝置，所述過濾裝置連接尾氣處理裝置，所述尾氣處理裝置連接尾氣流量控制器;所述退火反應(yīng)爐連接主控中心，所述主控中心分別連接無線收發(fā)模塊、電源模塊和觸摸屏輸入模塊;還包括與進(jìn)氣閥門相連的真空栗，所述真空栗與主控中心相連;還包括加熱裝置，所述加熱裝置的一端與主控中心相連，另一端與退火反應(yīng)爐相連。
[0006]所述進(jìn)氣閥門和氣體干燥裝置之間設(shè)有第一氣壓表和進(jìn)氣總閥門。
[0007]所述氣體干燥裝置和氣源之間設(shè)有流量控制器。[〇〇〇8]所述出氣閥門和過濾裝置之間設(shè)有第二氣壓表，所述過濾裝置和尾氣處理裝置之間設(shè)有氣體檢測(cè)裝置。
[0009]所述尾氣處理裝置與氣體干燥裝置相連;所述尾氣處理裝置和氣體干燥裝置之間設(shè)有氣體循環(huán)栗和循環(huán)氣體控制器。
[0010]還包括遠(yuǎn)程上位機(jī);所述無線收發(fā)模塊與遠(yuǎn)程上位機(jī)相連。
[0011]所述真空栗和退火反應(yīng)爐相連，所述真空栗和退火反應(yīng)爐之間設(shè)有針型閥門。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型可用于批量制備氮化硼納米管;本實(shí)用新型操作方便，適合工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用;本實(shí)用新型能夠提高氮化硼納米管產(chǎn)率;本實(shí)用新型確保氮化硼納米管合成高產(chǎn)率和較大的制備能力，還具有高度熱工控制集成，具有節(jié)能降耗和操作方便的特點(diǎn);本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制，能夠遠(yuǎn)程進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)了智能化?！靖綀D說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:卜退火反應(yīng)爐;2-主控中心;3-無線收發(fā)模塊;4-電源模塊;5-觸摸屏輸入模塊;6-遠(yuǎn)程上位機(jī)；7-真空栗；8-針型閥門；9-進(jìn)氣閥門；10-第一氣壓表；11-進(jìn)氣總閥門； 12-氣體干燥裝置；13-流量控制器；14-氣源；15-循環(huán)氣體控制器；16-氣體循環(huán)栗；17-尾氣流量控制器；18-尾氣處理裝置；19-氣體檢測(cè)裝置;20-過濾裝置;21-第二氣壓表;22-出氣閥門；23-加熱裝置。【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型一種智能化氮化硼納米管制備裝置，包括退火反應(yīng)爐1;所述退火反應(yīng)爐1設(shè)有進(jìn)氣閥門9和出氣閥門22;所述進(jìn)氣閥門9連接氣體干燥裝置12，所述氣體干燥裝置12連接氣源14;所述出氣閥門22連接過濾裝置20，所述過濾裝置20連接尾氣處理裝置18，所述尾氣處理裝置18連接尾氣流量控制器17;所述退火反應(yīng)爐1連接主控中心2， 所述主控中心2分別連接無線收發(fā)模塊3、電源模塊4和觸摸屏輸入模塊5;還包括與進(jìn)氣閥門9相連的真空栗7,所述真空栗7與主控中心2相連;還包括加熱裝置23,所述加熱裝置23的一端與主控中心2相連，另一端與退火反應(yīng)爐1相連。
[0016]本實(shí)用新型所述進(jìn)氣閥門9和氣體干燥裝置12之間設(shè)有第一氣壓表10和進(jìn)氣總閥門11。所述氣體干燥裝置12和氣源14之間設(shè)有流量控制器13。所述出氣閥門22和過濾裝置 20之間設(shè)有第二氣壓表21，所述過濾裝置20和尾氣處理裝置18之間設(shè)有氣體檢測(cè)裝置1。所述尾氣處理裝置18與氣體干燥裝置12相連;所述尾氣處理裝置18和氣體干燥裝置12之間設(shè)有氣體循環(huán)栗16和循環(huán)氣體控制器15。還包括遠(yuǎn)程上位機(jī)6;所述無線收發(fā)模塊3與遠(yuǎn)程上位機(jī)6相連。所述真空栗7和退火反應(yīng)爐1相連，所述真空栗7和退火反應(yīng)爐1之間設(shè)有針型閥門8〇[〇〇17]本實(shí)用新型工作過程如下:
[0018]首先將氮化硼納米管合成用原料加入退火反應(yīng)爐，密封爐管兩端，關(guān)閉出氣閥門和進(jìn)氣總閥門，打開進(jìn)氣閥門和針形閥門，接通真空栗電源，排除退火反應(yīng)爐內(nèi)的空氣，其中通過氣壓表可以檢測(cè)爐管內(nèi)部氣壓，關(guān)閉針形閥，斷開真空栗電源，打開進(jìn)氣總閥門，讓氣源進(jìn)入氣體干燥裝置，通過流量控制器控制反應(yīng)氣體流量大小，反應(yīng)氣體經(jīng)氣體干燥裝置干燥處理后，通過氣路管由退火反應(yīng)爐的底端進(jìn)氣總口進(jìn)入爐管內(nèi)，待氣壓表指針顯示〇 或?yàn)槲⒄龎簳r(shí)，打開出氣閥門，原料裝填和反應(yīng)爐排氣完成。
[0019]接通加熱裝置，設(shè)定升溫、保溫、降溫時(shí)間及其溫度，反應(yīng)氣體與氮化硼納米管合成用原料在600?1300°C退火反應(yīng)后，尾氣中少量生成物粉塵通過出氣總口帶出，進(jìn)入過濾裝置。尾氣中含有沒有完全反應(yīng)的氣體、新生成的出和出0蒸汽，尾氣經(jīng)過氣體檢測(cè)裝置，可測(cè)定尾氣成分及其含量。尾氣由尾氣處理裝置處理，尾氣處理裝置可以分離未反應(yīng)的氣體和經(jīng)過退火反應(yīng)后新生產(chǎn)的出和出0蒸汽。新生產(chǎn)的出和出0蒸汽經(jīng)過尾氣流量控制器后燒掉或排出。尾氣經(jīng)過尾氣處理裝置后回收的未反應(yīng)氣體在氣體循環(huán)栗幫助下再次通入氣體干燥裝置，用循環(huán)氣體流量計(jì)控制進(jìn)入氣體干燥裝置的氣體流量大小，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體的循環(huán)。通過上述步驟完成退火反應(yīng)操作、尾氣處理和循環(huán)。退火反應(yīng)結(jié)束之后，退火反應(yīng)爐溫度冷卻至室溫，卸開爐管，取出退火后氮化硼納米管粗產(chǎn)物，并將濾塵器中的粉料和退火后氮化硼納米管粗產(chǎn)品合并，經(jīng)過酸洗，過濾，干燥過程后，即可得到氮化硼納米管。
[0020]本實(shí)用新型的主控中心，負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)的集中處理;無線收發(fā)模塊負(fù)責(zé)將主控中心的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程上位機(jī)，并同時(shí)將遠(yuǎn)程上位機(jī)發(fā)出的指令傳送給主控中心;觸摸屏輸入模塊用來人工輸入指令，實(shí)現(xiàn)人工干預(yù)操作。
[0021]本實(shí)用新型可用于批量制備氮化硼納米管;本實(shí)用新型操作方便，適合工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用;本實(shí)用新型能夠提高氮化硼納米管產(chǎn)率;本實(shí)用新型確保氮化硼納米管合成高產(chǎn)率和較大的制備能力，還具有高度熱工控制集成，具有節(jié)能降耗和操作方便的特點(diǎn);本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制，能夠遠(yuǎn)程進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)了智能化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能化氮化硼納米管制備裝置，其特征在于:包括退火反應(yīng)爐(1);所述退火反 應(yīng)爐(1)設(shè)有進(jìn)氣閥門(9)和出氣閥門(22);所述進(jìn)氣閥門(9)連接氣體干燥裝置(12 )，所述 氣體干燥裝置(12)連接氣源(14);所述出氣閥門(22)連接過濾裝置(20)，所述過濾裝置 (20)連接尾氣處理裝置(18)，所述尾氣處理裝置(18)連接尾氣流量控制器(17);所述退火 反應(yīng)爐(1)連接主控中心(2)，所述主控中心(2)分別連接無線收發(fā)模塊(3)、電源模塊(4)和 觸摸屏輸入模塊(5);還包括與進(jìn)氣閥門(9)相連的真空栗(7)，所述真空栗(7)與主控中心 (2)相連;還包括加熱裝置(23)，所述加熱裝置(23)的一端與主控中心(2)相連，另一端與退 火反應(yīng)爐(1)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化氮化硼納米管制備裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣閥 門(9)和氣體干燥裝置(12)之間設(shè)有第一氣壓表(10)和進(jìn)氣總閥門(11)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化氮化硼納米管制備裝置，其特征在于:所述氣體干 燥裝置(12)和氣源(14)之間設(shè)有流量控制器(13)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化氮化硼納米管制備裝置，其特征在于:所述出氣閥 門(22)和過濾裝置(20)之間設(shè)有第二氣壓表(21)，所述過濾裝置(20)和尾氣處理裝置(18) 之間設(shè)有氣體檢測(cè)裝置(19)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化氮化硼納米管制備裝置，其特征在于:所述尾氣處 理裝置(18)與氣體干燥裝置(12)相連;所述尾氣處理裝置(18)和氣體干燥裝置(12)之間設(shè) 有氣體循環(huán)栗(16)和循環(huán)氣體控制器(15)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化氮化硼納米管制備裝置，其特征在于:還包括遠(yuǎn)程 上位機(jī)(6);所述無線收發(fā)模塊(3)與遠(yuǎn)程上位機(jī)(6)相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化氮化硼納米管制備裝置，其特征在于:所述真空栗 (7)和退火反應(yīng)爐(1)相連，所述真空栗(7)和退火反應(yīng)爐(1)之間設(shè)有針型閥門(8)。
【文檔編號(hào)】C01B21/064GK205603217SQ201620436177
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】王晉寶, 田美靈, 唐志波
【申請(qǐng)人】浙江海洋大學(xué)