本發(fā)明涉及到制備納米薄膜領(lǐng)域，特別是涉及到一種制備納米薄膜的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

納米薄膜是指由尺寸為納米數(shù)量級(1～100nm)的組元之間相互連結(jié)鑲嵌于基層所形成的薄膜材料，它兼具傳統(tǒng)復(fù)合材料和現(xiàn)代納米材料二者的優(yōu)越性。組元一般為納米粉體，也叫納米顆粒，一般指尺寸在1-100nm之間的超細粒子，它的尺度大于原子簇而又小于一般的微粒，納米粉體的形態(tài)有球形、板狀、棒狀、角狀、海綿狀等，制成納米粉體的成分可以是金屬、氧化物或者化合物等。現(xiàn)有技術(shù)中，制備納米粉體一般包括固相研磨法和液相沉淀法，但是固相研磨法制備的納米粉體不具備化學(xué)活性，且納米粉體的粒度不均勻，液相沉淀法制備的納米粉體雜質(zhì)較多，以至納米薄膜使用上述納米粉體作為組元后，品質(zhì)難以符合高端市場的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的為提供一種制備納米薄膜的系統(tǒng)及方法，使用該系統(tǒng)能制備出更高質(zhì)量的納米薄膜。

本發(fā)明提出一種制備納米薄膜的系統(tǒng)，包括處理裝置、等離子發(fā)生器、偏轉(zhuǎn)裝置與成型裝置；

所述偏轉(zhuǎn)裝置包括第一管道與第一電磁線圈；

所述成型裝置設(shè)置有基層；

所述處理裝置導(dǎo)通連接所述等離子發(fā)生器的一端，所述等離子發(fā)生器的另一端與第一管道的一端導(dǎo)通連接，所述第一管道的另一端導(dǎo)通連接所述成型裝置；

所述等離子發(fā)生器將原料電離成陰離子與陽離子；

所述第一電磁線圈臨近所述第一管道與等離子發(fā)生器導(dǎo)通連接的一端設(shè)置，并將所述陰離子或者陽離子偏轉(zhuǎn)進入第一管道，所述陰離子或者陽離子通過所述第一管道進入所述成型裝置；

所述成型裝置使所述陰離子得到電子形成原子或使所述陽離子失去電子形成原子，在所述基層上形成納米薄膜。

進一步地，制備納米薄膜的系統(tǒng)還包括原料罐；

所述處理裝置包括除油器、除水器與加熱箱，所述原料罐導(dǎo)通連接所述除油器，所述除油器導(dǎo)通連接所述除水器，所述除水器導(dǎo)通連接所述加熱箱，所述加熱箱導(dǎo)通連接所述等離子發(fā)生器。

進一步地，所述處理裝置與等離子發(fā)生器通過加速裝置導(dǎo)通連接，所述加速裝置包括拉瓦爾噴管，所述拉瓦爾噴管的收縮管導(dǎo)通連接所述加熱箱，所述拉瓦爾噴管的擴張管導(dǎo)通連接所述等離子發(fā)生器。

進一步地，所述加速裝置還包括加熱夾套，所述加熱夾套包覆在所述拉瓦爾噴管外壁。

進一步地，制備納米薄膜的系統(tǒng)還包括副產(chǎn)物收集裝置，所述副產(chǎn)物收集裝置包括第二管道、靜電發(fā)生器與收集罐，所述第二管道的一端導(dǎo)通連接所述第一管道，并與所述第一管道在一條直線上，所述等離子發(fā)生器垂直導(dǎo)通連接所述第一管道與第二管道連接的一端，所述第二管道的另一端導(dǎo)通連接所述收集罐，所述靜電發(fā)生器臨近所述收集罐設(shè)于所述第二管道內(nèi)。

進一步地，所述成型裝置包括第二電磁線圈與密封箱，所述密封箱包括導(dǎo)流板與收集組件；

所述第一管道導(dǎo)通連接所述成型裝置的密封箱；

所述第二電磁線圈臨近所述第一管道連接所述密封箱的一端設(shè)置；

所述基層設(shè)于收集組件上；

所述收集組件設(shè)于所述密封箱內(nèi)，所述導(dǎo)流板設(shè)置在所述第一管道連接所述密封箱的一端端口，所述第二電磁線圈與導(dǎo)流板配合將所述陰離子或者陽離子導(dǎo)向所述基層。

進一步地，所述收集組件包括傳送裝置，所述傳送裝置包括放料輪、第一導(dǎo)向輪、第二導(dǎo)向輪與收料輪；

所述放料輪收卷所述基層，所述基層通過第一導(dǎo)向輪與第二導(dǎo)向輪傳送到收料輪；

所述收集組件通過設(shè)置靜電發(fā)生分布器使所述陰離子得到電子形成原子或使所述陽離子失去電子形成原子；

所述納米薄膜形成在所述第一導(dǎo)向輪與第二導(dǎo)向輪之間的基層的一面上，所述靜電發(fā)生分布器臨近所述第一導(dǎo)向輪與第二導(dǎo)向輪之間的基層的另一面設(shè)置。

進一步地，制備納米薄膜的系統(tǒng)還設(shè)有真空控制器，用于調(diào)節(jié)制備納米薄膜的系統(tǒng)內(nèi)部的真空度。

進一步地，所述制備納米薄膜的系統(tǒng)中所述導(dǎo)通連接為通過導(dǎo)管連接，所述導(dǎo)管上設(shè)置有閥門。

本發(fā)明還提出一種利用上述制備納米薄膜的系統(tǒng)來制備納米薄膜的方法，包括以下步驟：

所述原料在真空環(huán)境中經(jīng)除水、除油、加熱后進入所述等離子發(fā)生器；

在所述等離子發(fā)生器的作用下變成陽離子與陰離子；

所述陽離子或陰離子在所述第一偏轉(zhuǎn)線圈的作用下進入所述第一管道；

所述陰離子或者陽離子通過所述第一管道進入所述成型裝置；

所述成型裝置使所述陰離子得到電子形成原子或使所述陽離子失去電子形成原子，在基層形成納米薄膜。

本發(fā)明的有益效果：原料在經(jīng)過處理裝置除水、除油、加熱等處理后，避免了納米薄膜在制備成型后存在較多的雜質(zhì)而影響質(zhì)量，當(dāng)原料為氣態(tài)時，處理裝置可以對原料進行加熱，以增加原料的化學(xué)活性，使原料通過等離子發(fā)生器時更易被電離變成陽離子與陰離子，當(dāng)原料不是氣態(tài)時，處理裝置可將原料加熱至氣態(tài)，陽離子或陰離子在第一電磁線圈的偏轉(zhuǎn)作用下通過第一管道進入成型裝置，在基層上形成納米薄膜；處理裝置通過加速裝置連接等離子發(fā)生器時，可以增加原料的流速，進一步增加了原料的活性，細化納米粉體，均勻納米粉體的粒度，大大提高了納米薄膜的質(zhì)量，也增加了工作效率，并且本發(fā)明是以物理反應(yīng)為主，避免了化學(xué)反應(yīng)中雜質(zhì)離子難以分離的缺點，提高了納米薄膜的純度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例的一種制備納米薄膜的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施例的一種制備納米薄膜的方法的流程圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明，本發(fā)明實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變，所述的連接可以是直接連接，也可以是間接連接。

另外，在本發(fā)明中如涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應(yīng)當(dāng)認為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護范圍之內(nèi)。

參照圖1，本發(fā)明一實施例的一種制備納米薄膜的系統(tǒng)，包括處理裝置、等離子發(fā)生器7、偏轉(zhuǎn)裝置與成型裝置；偏轉(zhuǎn)裝置包括第一管道16與第一電磁線圈17；成型裝置設(shè)置有基層22；處理裝置導(dǎo)通連接等離子發(fā)生器7的一端，等離子發(fā)生器7的另一端與第一管道16的一端導(dǎo)通連接，第一管道16的另一端導(dǎo)通連接成型裝置；等離子發(fā)生器7將原料電離成陰離子與陽離子；第一電磁線圈17臨近第一管道16與等離子發(fā)生器7導(dǎo)通連接的一端設(shè)置，并將陰離子或者陽離子偏轉(zhuǎn)進入第一管道16，陰離子或者陽離子通過第一管道16進入成型裝置，成型裝置使陰離子得到電子形成原子或使陽離子失去電子形成原子，在基層22上形成納米薄膜。

本發(fā)明的原料在經(jīng)過處理裝置除水、除油、加熱等處理后，避免了納米薄膜在制備成型后存在較多的雜質(zhì)而影響質(zhì)量，當(dāng)原料為氣態(tài)時，處理裝置可以對原料進行加熱，以增加原料的化學(xué)活性，使原料通過等離子發(fā)生器7時更易被電離變成陽離子與陰離子，當(dāng)原料不是氣態(tài)時，處理裝置可將原料加熱至氣態(tài)，陽離子或陰離子在第一電磁線圈17的偏轉(zhuǎn)作用下通過第一管道16進入成型裝置，在基層22上形成納米薄膜。

在本實施例中，處理裝置對制備納米薄膜的原料進行預(yù)處理，除去摻雜在原料中雜質(zhì)，以提高納米薄膜的質(zhì)量，預(yù)處理可以是除水、除油、加熱等。原料一般為氣態(tài)，在制備納米薄膜前一般存儲在原料罐1中，需要制備納米薄膜時，從原料罐1放出。處理裝置在處理原料前處于真空狀態(tài)，可以理解，各個裝置之間可相互導(dǎo)通，所以在處理原料前也為真空狀態(tài)，保證制備納米薄膜的系統(tǒng)中沒有其他雜質(zhì)，也保證了等離子發(fā)生器7成功將原料電離成陰離子與陽離子，還使原料從原料罐1中放出時具有一定的流速；當(dāng)原料不是氣態(tài)時，可以通過處理裝置加熱至氣態(tài)。等離子發(fā)生器7將處理后的原料電離為陽離子與陰離子后，偏轉(zhuǎn)裝置可以選擇將陽離子或者陰離子偏轉(zhuǎn)進入第一管道16，并經(jīng)過第一管道16進入成型裝置，，為了使制備納米薄膜時的效果做好，可以將等離子發(fā)生器7水平設(shè)置，第一管道16豎直設(shè)置；偏轉(zhuǎn)裝置可以使用第一電磁線圈17，使用第一電磁線圈17更易將陰離子或者陽離子的偏轉(zhuǎn)進入第一管道16，可以理解，當(dāng)使用其他裝置能使陰離子或者陽離子更容易偏轉(zhuǎn)進入第一管道16時，也可以使用其他裝置。另外，本發(fā)明的實施例中，所稱原料不包括基層22，陰離子可以在得到電子后或者陽離子在失去電子后在基層22上形成排列層10，排列層10上各個原子連結(jié)在一起即是納米薄膜，或者在基層22上形成排列層10后陰離子再得到電子或者陽離子再失去電子，形成納米薄膜。

在本發(fā)明的一實施例中，制備納米薄膜的系統(tǒng)還包括原料罐1；處理裝置包括除油器2、除水器3與加熱箱4，原料罐1導(dǎo)通連接除油器2，除油器2導(dǎo)通連接除水器3，除水器3導(dǎo)通連接加熱箱4，加熱箱4導(dǎo)通連接等離子發(fā)生器7。原料罐1用于儲存氣態(tài)或者其他狀態(tài)的原料，當(dāng)需要制備納米薄膜時，原料從原料罐1中放出，經(jīng)過除油器2、除水器3與加熱處理后，才進入等離子發(fā)生器7，以便除去原料中的雜質(zhì)，提高納米薄膜的質(zhì)量。

在本發(fā)明的一實施例中，處理裝置與等離子發(fā)生器7通過加速裝置導(dǎo)通連接，加速裝置包括拉瓦爾噴管5，拉瓦爾噴管5的收縮管導(dǎo)通連接加熱箱4，拉瓦爾噴管5的擴張管導(dǎo)通連接等離子發(fā)生器7。在本發(fā)明另一實施例中，加速裝置還包括加熱夾套6，加熱夾套6包覆在所述拉瓦爾噴管5外壁。使用拉瓦爾噴管5后，可以使原料經(jīng)過拉瓦爾噴管5時自動加速，不需要其他動力裝置即可使原料加速，節(jié)省了生產(chǎn)成本，并且原料加速后，可以使最后得出的納米粉體更細，粒度更均勻，且活性更高。在拉瓦爾噴管5外壁設(shè)置加熱夾套6，保證原料在經(jīng)過拉瓦爾噴管5時，溫度不會降低，進而影響等離子發(fā)生器7對原料的電離等。

在本發(fā)明的一實施例中，還包括副產(chǎn)物收集裝置，副產(chǎn)物收集裝置包括第二管道18、靜電發(fā)生器19與收集罐20，第二管道18的一端導(dǎo)通連接第一管道16，并與第一管道16在一條直線上，等離子發(fā)生器7垂直導(dǎo)通連接第一管道16與第二管道18連接的一端，第二管道18的另一端導(dǎo)通連接收集罐20，靜電發(fā)生器19臨近收集罐20設(shè)于第二管道18內(nèi)，原料經(jīng)過等離子發(fā)生器7電離后，在第一電磁線圈17的產(chǎn)生的洛倫茲力作用下，陰離子或者陽離子分別偏轉(zhuǎn)進入第一管道16或者第二管道18。當(dāng)需要選擇陰離子作為合成納米薄膜時，選擇陰離子偏轉(zhuǎn)進入第一管道16，不需要的陽離子偏轉(zhuǎn)進入第二管道18；當(dāng)需要選擇陽離子作為合成納米薄膜時，選擇陽離子偏轉(zhuǎn)進入第一管道16，不需要的陰離子偏轉(zhuǎn)進入第二管道18；進入第二管道18的陽離子或者陰離子與靜電發(fā)生器19產(chǎn)生的電子結(jié)合形成副產(chǎn)物進入收集罐20中，靜電發(fā)生器19臨近收集罐20設(shè)置，避免影響進入第一管道16的離子。

在本發(fā)明的一實施例中，成型裝置包括第二電磁線圈8與密封箱14，密封箱14包括導(dǎo)流板9與收集組件；第一管道16導(dǎo)通連接成型裝置的密封箱14；第二電磁線圈8臨近第一管道16連接密封箱14的一端設(shè)置；基層22設(shè)于收集組件上；收集組件設(shè)于密封箱14內(nèi)，導(dǎo)流板9設(shè)置在第一管道16連接密封箱14的一端端口，第二電磁線圈8與導(dǎo)流板9配合將陰離子或者陽離子導(dǎo)向基層22。通過第二電磁線圈8可以控制陰離子或者陽離子的偏轉(zhuǎn)方向，使陰離子或者陽離子排列在基層22上，使陰離子或者陽離子連結(jié)，可以通過設(shè)置厚度調(diào)節(jié)器使使陰離子或者陽離子平整地排列在基層22上；導(dǎo)流板9防止陰離子或者陽離子偏轉(zhuǎn)時超出基層22可接收的范圍。當(dāng)形成的原子沒有連結(jié)在一起時，可以使用其他工具收集起來，作為納米粉體使用。

在本發(fā)明的一實施例中，收集組件包括傳送裝置，傳送裝置包括放料輪12、第一導(dǎo)向輪11、第二導(dǎo)向輪13與收料輪15；放料輪12收卷基層22，基層22通過第一導(dǎo)向輪11與第二導(dǎo)向輪13傳送到收料輪15；納米薄膜形成在第一導(dǎo)向輪11與第二導(dǎo)向輪13之間的基層22的一面上，收集組件通過設(shè)置靜電發(fā)生分布器23使陰離子得到電子形成原子或使陰離子失去電子形成原子；靜電發(fā)生分布器23臨近第一導(dǎo)向輪11與第二導(dǎo)向輪13之間的基層22的另一面設(shè)置。傳送裝置的設(shè)置可以實現(xiàn)持續(xù)制備納米薄膜，靜電發(fā)生分布器23產(chǎn)生電子，使陰離子得到電子形成原子或使陽離子失去電子形成原子，可以理解，基層22上也可以自帶電子，實現(xiàn)上述目的，傳送裝置傳送的動力可以設(shè)置在放料輪12、第一導(dǎo)向輪11、第二導(dǎo)向輪13與收料輪15中任意一個或多個。

在本發(fā)明的一實施例中，導(dǎo)通連接為通過導(dǎo)管連接，導(dǎo)管上設(shè)置有閥門，方便控制，具體地，還設(shè)有真空控制器21，用于調(diào)節(jié)制備納米薄膜的系統(tǒng)內(nèi)部的真空度，真空控制器21可以與密封箱14導(dǎo)通連接。

本發(fā)明還提出一種制備納米薄膜的方法，包括以下步驟：

s1、原料在真空環(huán)境中經(jīng)除水、除油、加熱后進入等離子發(fā)生器7。

s2、在等離子發(fā)生器7的作用下變成陽離子與陰離子。

s3、陽離子或陰離子在第一偏轉(zhuǎn)線圈的作用下進入第一管道16。

s4、陰離子或者陽離子通過第一管道16進入成型裝置。

s5、成型裝置使陰離子得到電子形成原子或使陽離子失去電子形成原子，在基層22形成納米薄膜。

在一具體實施例中，將甲烷氣體作為原料，甲烷氣體在真空環(huán)境中經(jīng)除水、除油、加熱后進入等離子發(fā)生器7，在等離子發(fā)生器7的作用下變成氫離子與碳離子，碳離子在在第一偏轉(zhuǎn)線圈的作用下進入第一管道16，在第二電磁線圈8與導(dǎo)流板9的導(dǎo)向作用下導(dǎo)向基層22一面上形成相互連結(jié)排列層10，收集組件通過靜電發(fā)生分布器23產(chǎn)生電子，使碳離子得到電子形成原子，在基層22上形成原子級別的石墨烯薄膜，即納米薄膜?？梢岳斫猓?dāng)使用其他原料時，該方法同樣可以實現(xiàn)。

本發(fā)明的原料在經(jīng)過處理裝置除水、除油、加熱等處理后，避免了納米薄膜在制備成型后存在較多的雜質(zhì)而影響質(zhì)量，當(dāng)原料為氣態(tài)時，處理裝置可以對原料進行加熱，以增加原料的化學(xué)活性，使原料通過等離子發(fā)生器時更易被電離變成陽離子與陰離子，當(dāng)原料不是氣態(tài)時，處理裝置可將原料加熱至氣態(tài)，陽離子或陰離子在第一電磁線圈的偏轉(zhuǎn)作用下通過第一管道進入成型裝置，在基層22上形成納米薄膜；處理裝置通過加速裝置連接等離子發(fā)生器時，可以增加原料的流速，進一步增加了原料的活性，細化納米粉體，均勻納米粉體的粒度，大大提高了納米薄膜的質(zhì)量，也增加了工作效率。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。