本發(fā)明屬于納米金屬材料制備領域，具體涉及一種納米金屬粉末的在線可逆包覆的裝置及方法。

背景技術：
納米金屬粉末因其表面效應、量子尺寸效應以及宏觀量子效應等特點，具有不同于普通金屬粉末材料的力、熱、光、電、磁及化學特性，在材料、信息、能源、化學化工等領域具有廣泛的應用前景。然而，納米金屬粉末的比表面積大、表面活性高，在制備和使用過程中會因暴露大氣發(fā)生氧化，影響納米金屬粉末的表面狀態(tài)和特性，甚至產生高溫或燃燒等安全問題，嚴重阻礙了納米金屬粉末的實際應用。隨著納米科學技術的進一步發(fā)展，對納米金屬粉末的表面進行適當?shù)陌?，可有效阻止或延緩其氧化，有利于納米金屬粉末的使用、保存和批量應用，現(xiàn)已成為納米材料和納米技術研發(fā)的關鍵和熱點。目前，納米金屬粉末的表面包覆技術主要有物理吸附法、電弧放電法、等離子體聚合法、化學氣相沉積法、乳液聚合法、以及表面化學鍍法等物理和化學方法?，F(xiàn)有包覆技術雖然可以對納米金屬粉末起到一定的表面包覆和抗氧化保護作用，但在使用過程中還存在兩個共性問題，其一就是在納米金屬粉末制備后再進行包覆，導致在納米金屬粉末包覆前的轉移過程中很難避免發(fā)生氧化；其二就是在納米金屬粉末表面形成了永久性的包覆層，在后期使用過程中不能還原出納米金屬粉末的清潔表面，因而不能發(fā)揮納米金屬粉末的優(yōu)異表面特性。中國發(fā)明專利ZL200510021797.4公開了一種有機包覆金屬納米粉末的制備方法及其裝置，可在金屬納米粉末的表面包覆一層數(shù)納米厚度的碳氫層，有效阻止了金屬納米粉末的氧化，但通過高壓等離子體形成的碳氫層結構致密，不溶于任何有機溶劑，因而在后期的使用過程中不能有效去除表面包覆的碳氫層，限制了金屬納米粉末在某些領域中的進一步使用。對納米金屬粉末進行在線有機包覆，而且包覆層在后期使用過程中能完全去除的表面包覆技術還未見相關報導。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的一個技術問題是提供一種納米金屬粉末的在線可逆包覆的裝置，本發(fā)明要解決的另一個技術問題是提供一種納米金屬粉末的在線可逆包覆的方法。本發(fā)明的納米金屬粉末的在線可逆包覆的裝置，其特點是，所述的裝置包括熱聚合反應管、環(huán)形加熱器、加熱控溫組件、惰性氣體導管、有機單體罐、水浴恒溫器、有機單體蒸氣導管、水冷卻管、粉/氣分離器、粉末收集罐、流量控制閥、氣流維持隔膜泵；所述的熱聚合反應管豎直放置，上部環(huán)繞環(huán)形加熱器，下部與水平放置的水冷卻管相通，水冷卻管與粉/氣分離器相通，粉/氣分離器的底部固連粉末收集罐，在粉/氣分離器的頂部出口從下到上串聯(lián)安裝流量控制閥和氣流維持隔膜泵；所述的加熱控溫組件控制環(huán)形加熱器的加熱溫度；所述的水冷卻管的外表面有冷卻水流通層，冷卻水從冷卻水流通層的進口流入，出口流出；所述的有機單體罐浸入到水浴恒溫器中，惰性氣體導管通入到有機單體罐的底部，在有機單體罐的頂部引出有機單體蒸氣導管，有機單體蒸氣導管水平連接到熱聚合反應管上環(huán)繞的環(huán)形加熱器的下方。本發(fā)明的納米金屬粉末的在線可逆包覆的方法，包括以下步驟：a.將在線技術制備的含有納米金屬粉末的惰性氣流通入到熱聚合反應管中，通過環(huán)形加熱器加熱后，含有納米金屬粉末的惰性氣流的溫度達到150℃以上；b.惰性氣體經過惰性氣體導管通入到盛有有機單體液體的有機單體罐中，惰性氣體以鼓泡的方式形成含有有機單體蒸氣的混合惰性氣流，混合惰性氣流經過有機單體蒸氣導管輸送到熱聚合反應管中，和含有納米金屬粉末的惰性氣流混合形成混合氣流A；c.混合氣流A中的有機單體氣體分子在氣相熱聚合區(qū)和納米金屬粉末發(fā)生碰撞，并吸附在納米金屬粉末的表面；由于納米金屬粉末具有一定的溫度和催化聚合作用，有機單體氣體分子在納米金屬粉末表面發(fā)生自聚合反應，在納米金屬粉末表面形成一層有機聚合物包覆層，產生含有有機包覆層的納米金屬粉末的混合氣流B；d.混合氣流B依次通過水冷卻管和粉/氣分離器進行冷卻和粉/氣分離，在粉末收集罐中收集得到有機包覆的納米金屬粉末，混合氣流B中的惰性氣體通過流量控制閥和氣流維持隔膜泵后排出。步驟a中所述的納米金屬粉末為銅、鋁、鐵或鎳粉，納米金屬粉末粒徑范圍為30nm～200nm，納米金屬粉末可采用在線技術制備。步驟b中所述的惰性氣體為氬氣。步驟b中所述的有機單體為苯乙烯。步驟b中所述的有機單體液體的溫度范圍為30℃～80℃。步驟c中所述的有機聚合物包覆層的厚度范圍為3nm～8nm。在納米金屬粉末表面形成的包覆層的種類主要取決于有機單體的種類，一般選擇一些能夠發(fā)生氣相熱聚合反應的有機單體，且其聚合物能夠在大多數(shù)有機溶劑中完全溶解。包覆層的厚度主要取決于納米金屬粉末和有機單體的數(shù)量比例，以及含有納米金屬粉末的惰性氣流的溫度。本發(fā)明的納米金屬粉末的在線可逆包覆的裝置及方法，可以直接在封閉的惰性氣體中利用有機單體氣相熱聚合方法對納米金屬粉末進行在線有機包覆，在納米金屬粉末表面包覆一層數(shù)納米厚度的，并可溶于大多數(shù)有機溶劑的有機聚合物包覆層，不僅可以避免納米金屬粉末的表面氧化，方便納米金屬粉末的使用和保存，而且在后期使用過程中能方便有效的去除，還原出清潔的納米金屬粉末表面，使得納米金屬粉末呈現(xiàn)優(yōu)異的表面特性。附圖說明圖1為本發(fā)明的納米金屬粉末的在線可逆包覆的裝置的結構示意圖；圖中，1.熱聚合反應管2.環(huán)形加熱器3.有機單體蒸氣導管4.惰性氣體導管5.有機單體罐6.水浴恒溫器7.有機單體8.混合氣流A9.氣相熱聚合區(qū)10.混合氣流B11.水冷卻管12.粉末收集罐13.粉/氣分離器14.流量控制閥15.氣流維持隔膜泵16.加熱控溫組件17.含有納米金屬粉末的惰性氣流。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。實施例1圖1為本發(fā)明的納米金屬粉末的在線可逆包覆的裝置的結構示意圖。表1為本發(fā)明的實施例中納米金屬粉末的在線可逆包覆的具體過程參數(shù)。本實施例中的納米金屬粉末為粒徑80nm的銅粉。采用中國工程物理研究院激光聚變研究中心的金屬納米粉末制備裝置，在線制備含有納米金屬粉末的惰性氣流17。將流量約0.8m3/h的含有納米金屬粉末的惰性氣流17接入到熱聚合反應管1中，利用環(huán)繞在熱聚合反應管1上部的環(huán)形加熱器2和加熱控溫組件16將含有納米金屬粉末的惰性氣流17加熱到約160℃。在有機單體罐5中倒入體積約60%的苯乙烯有機單體7的液體，并用水浴恒溫器6將有機單體7的液體溫度加熱到50℃。將另一路流量約0.1m3/h的純惰性氣流通過惰性氣體導管4通入到有機單體罐5中，以鼓泡的方式形成含有苯乙烯有機單體蒸氣的惰性氣流，并通過有機單體蒸氣導管3輸送到熱聚合反應管1中，和加熱后的含有納米金屬粉末的惰性氣流17相互混合。苯乙烯氣體分子吸附在具有一定溫度的銅納米粉末的表面，并發(fā)生熱誘導的自聚合反應，形成厚度約6nm的聚苯乙烯有機聚合物包覆層。最后在水冷卻管11中將含有聚苯乙烯包覆的銅納米粉末的混合氣流B10冷卻到50℃以下，在粉/氣分離器13中將聚苯乙烯包覆的銅納米粉末從混合氣流B10中分離出來，并收集到粉末收集罐12中，而分離后的惰性氣流則通過氣流維持隔膜泵15抽出，中間采用流量控制閥14動態(tài)調節(jié)抽速和氣壓，保持整個實驗的穩(wěn)定運行。聚苯乙烯包覆的銅納米粉末可完全暴露于大氣中，且長時間不發(fā)生氧化；將其倒入氯仿和四氫呋喃等有機溶劑中可完全溶解去除銅納米粉末表面的聚苯乙烯包覆層。實施例2按下表1中指定的具體過程參數(shù)，本實施例中的納米金屬粉末為粒徑200nm的鋁粉，重復實施例1的制備流程，但將有機單體7液體的溫度加熱到約80℃，可得到厚度約3nm的聚苯乙烯包覆的鋁納米粉末。實施例3按下表1中指定的具體過程參數(shù)，本實施例中的納米金屬粉末為粒徑50nm的鐵粉，重復實施例1的制備流程，但將有機單體7液體的溫度加熱到約30℃，可得到厚度約5nm的聚苯乙烯包覆的鐵納米粉末。實施例4按下表1中指定的具體過程參數(shù)，本實施例中的納米金屬粉末為粒徑30nm的鎳粉，重復實施例1的制備流程，但將有機單體7液體的溫度加熱到約70℃，可得到厚度約8nm的聚苯乙烯包覆的鎳納米粉末。本發(fā)明不局限于上述具體實施方式，所屬技術領域的技術人員從上述構思出發(fā)，不經過創(chuàng)造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護范圍之內。表1過程參數(shù)實施例1實施例2實施例3實施例4納米金屬粉末材質銅鋁鐵鎳納米金屬粉末粒徑（nm）802005030有機單體溫度（℃）50803070包覆層厚度（nm）6358