本實用新型涉及一種用于生長碳納米管的設(shè)備，屬于碳納米管技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

納米管比人的頭發(fā)絲還要細(xì)1萬倍，而它的硬度要比鋼材堅硬100倍。它可以耐受6500°F（3593℃）的高溫，并且具有卓越的導(dǎo)熱性能。納米管既可以用作金屬導(dǎo)電體，比金的導(dǎo)電性高得多，也可以用作制造電腦芯片所必須的半導(dǎo)體。納米管在極低的溫度下還具有超導(dǎo)性。

納米管的類別有：硅納米管、單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管、功能化多壁碳納米管、短多壁碳納米管、工業(yè)化多壁碳納米管、石墨化多壁碳納米管、大內(nèi)徑薄壁碳納米管、鍍鎳碳納米管。隕石碳質(zhì)晶體納米管。

在納米管應(yīng)用于電腦運算的發(fā)展進(jìn)程中，一個重要的里程碑就是把納米管制造成電腦中所用的開關(guān)或晶體管。1998年，IBM公司所屬威特森研究中心的一個研究小組即以此為目標(biāo)進(jìn)行了研究。研究人員證明單個的納米管可以具有晶體管的作用，而且提高了其晶體的導(dǎo)電性能。

然而，應(yīng)用于電腦運算也只是納米管展露其優(yōu)越性的一個方面。人們可以把這些微型管粘合在一起，制成纖維或繩索，用作超導(dǎo)線纜，或者塑料及其他高級材料的超強(qiáng)加固劑。如果納米管具備極強(qiáng)的撓性、強(qiáng)度和恢復(fù)力，它們將可合成高性能的體育和航空材料。由于其強(qiáng)大的張力，它們具有彎而不折且能恢復(fù)原來形狀的特殊性能。

此外，納米管還可應(yīng)用于最需要導(dǎo)熱性能的地方。例如，電動機(jī)如果采用納米管做散熱片，其中的塑料部件就不會被高溫所熔化。這種微型材料還可置入需要耐受極度高溫的材料之中，如飛機(jī)和火箭外部的嵌板等。美國國家航宇和宇航局期望將納米管置入從防熱層到宇航服等各種設(shè)施之中。

能源公司對納米管也刮目相看。納米管可以用來制造更小、更輕、效能更高的燃料電池，它還能夠用于貯存用作能源的氫氣。研究人員在平玻璃片或其他材料上把無數(shù)個納米管排列起來，讓它們看起來像一片收割的整齊麥田。日本的NEC和韓國的三星公司準(zhǔn)備將這種由納米管組成的“田野”做成電視機(jī)的顯示屏，以取代電視機(jī)所采用的老式陰極射線管。

目前，碳納米管制備工藝主要有電弧放電法、鐳射燒蝕法以及化學(xué)氣相沉積法。其中，化學(xué)氣相沉積法以其工藝簡便、成本低、納米管可控、長度大、收集率高等特點得到廣泛研究與應(yīng)用?；瘜W(xué)氣相沉積法主要是運用納米尺度的過度金屬或其氧化物作為催化劑，在相對低的溫度下熱解含碳的氣源來制備碳納米管的。

傳統(tǒng)的碳納米管制備裝置中，襯底是不透氣的，當(dāng)反應(yīng)氣體通入時，與催化劑薄膜接觸，可以在其表面生長碳納米管，隨著碳納米管逐漸增厚，催化劑薄膜逐漸被完全淹沒，被淹沒的催化劑薄膜不能再與反應(yīng)氣體接觸，起不到催化劑的作用，導(dǎo)致碳納米管無法繼續(xù)生長。一般當(dāng)碳納米管生長至約1-2mm 后就會停止生長，這種情況下，使得碳納米管不能連續(xù)生長和垂直向下生長，生長效率較低，而且一般的制備裝置在制備碳納米管和出料時，碳納米管會附著在反應(yīng)腔和出料管內(nèi)壁。

中國發(fā)明專利說明書CN 103569998 A公開這樣一種碳納米管制備裝置，包括：一反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置有：至少一個進(jìn)氣管，每個進(jìn)氣管上設(shè)有多個進(jìn)氣孔；基片承載盤；至少一個出氣管，每個出氣管上設(shè)有多個出氣孔；其中，所述基片承載盤位于所述進(jìn)氣管和所述出氣管之間，每個進(jìn)氣管和每個出氣管可拆卸的安裝在所述反應(yīng)腔中。但是這種制備裝置反應(yīng)均勻性較差，在制備碳納米管和出料時，碳納米管會附著在反應(yīng)腔和出料管內(nèi)壁。

中國實用新型專利說明書CN 205045828 U公開這樣一種碳納米管的生產(chǎn)裝置，包括臥式反應(yīng)腔、石英反應(yīng)管、石英舟、加熱裝置、溫控柜，所述石英反應(yīng)管位于所述臥式反應(yīng)腔內(nèi)，所述加熱裝置位于所述臥式反應(yīng)腔的上方，所述溫控柜位于所述臥式反應(yīng)腔的下方，該生產(chǎn)裝置還包括超聲振蕩器、微孔過濾器、氫氟酸洗池、高錳酸鉀反應(yīng)器，所述超聲振蕩器與所述臥式反應(yīng)腔相連，所述超聲振蕩器與所述微孔過濾器相連，所述微孔過濾器與所述氫氟酸洗池相連，所述氫氟酸洗池與所述高錳酸鉀反應(yīng)器相連，所述高錳酸鉀反應(yīng)器與所述干燥器相連。但是這種制備裝置生產(chǎn)效率低，反應(yīng)均勻性較差，在制備碳納米管和出料時，碳納米管會附著在反應(yīng)腔和出料管內(nèi)壁。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于生長碳納米管的設(shè)備，該用于生長碳納米管的設(shè)備解決了碳納米管生長效率低、反應(yīng)均勻性較差以及在制備碳納米管和出料時碳納米管會附著在反應(yīng)腔和出料管內(nèi)壁的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的一種用于生長碳納米管的設(shè)備包括反應(yīng)腔，反應(yīng)腔上端設(shè)有進(jìn)料管、供氣管，供氣管套設(shè)在進(jìn)料管外側(cè)，進(jìn)料管下端連接超聲霧化器，供氣管下端連接環(huán)形罩，反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有等離子發(fā)射器，反應(yīng)腔下端連接出料管，反應(yīng)腔外側(cè)連接第一加氣腔，第一加氣腔上端設(shè)有加氣口，第一加氣腔外圍設(shè)有加熱裝置，出料管外側(cè)連接第二加氣腔，第二加氣腔與第一加氣腔貫通連接，所述反應(yīng)腔與出料管內(nèi)壁均設(shè)有若干個噴氣嘴，反應(yīng)腔內(nèi)壁上的噴氣嘴的入氣口與第一加氣腔連接，出料管內(nèi)壁上的噴氣嘴的入氣口與第二加氣腔連接。

所述超聲霧化器底端與供氣管底端等高。

所述反應(yīng)腔底部呈凹形。

所述噴氣嘴的出氣口傾斜向下。

采用這種用于生長碳納米管的設(shè)備，具有以下優(yōu)點：

1、由于供氣管套設(shè)在進(jìn)料管外側(cè)，進(jìn)料管下端連接超聲霧化器，供氣管下端連接環(huán)形罩，這樣反應(yīng)液由進(jìn)料管進(jìn)入，通過超聲霧化器霧化，霧化后的反應(yīng)液與碳源氣體在環(huán)形罩內(nèi)充分接觸，提高了碳納米管的生長效率和反應(yīng)的均勻性及連續(xù)性；

2、由于反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有等離子發(fā)射器，這樣可以進(jìn)一步碳源氣體的分解，使反應(yīng)更加充分，進(jìn)一步提高了碳納米管的生長效率；

3、由于反應(yīng)腔與出料管內(nèi)壁均設(shè)有若干個噴氣嘴，反應(yīng)腔內(nèi)壁上的噴氣嘴的入氣口與第一加氣腔連接，出料管內(nèi)壁上的噴氣嘴的入氣口與第二加氣腔連接，這樣可以往加氣腔加入惰性氣體，然后從噴氣嘴噴出，避免了碳納米管附著在反應(yīng)腔和出料管內(nèi)壁上及堵塞出料管。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中有：1. 反應(yīng)腔；2. 進(jìn)料管；3. 超聲霧化器；4. 供氣管；5. 環(huán)形罩；6. 等離子發(fā)射器；7. 第一加氣腔；8. 噴氣嘴；9. 加氣口；10. 加熱裝置；11. 出料管；12. 第二加氣腔。

具體實施方式

圖1所示一種用于生長碳納米管的設(shè)備，包括反應(yīng)腔，反應(yīng)腔上端設(shè)有進(jìn)料管、供氣管，供氣管套設(shè)在進(jìn)料管外側(cè)，進(jìn)料管下端連接超聲霧化器，供氣管下端連接環(huán)形罩，反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有等離子發(fā)射器，反應(yīng)腔下端連接出料管，反應(yīng)腔外側(cè)連接第一加氣腔，第一加氣腔上端設(shè)有加氣口，第一加氣腔外圍設(shè)有加熱裝置，出料管外側(cè)連接第二加氣腔，第二加氣腔與第一加氣腔貫通連接，所述反應(yīng)腔與出料管內(nèi)壁均設(shè)有若干個噴氣嘴，反應(yīng)腔內(nèi)壁上的噴氣嘴的入氣口與第一加氣腔連接，出料管內(nèi)壁上的噴氣嘴的入氣口與第二加氣腔連接。

所述超聲霧化器底端與供氣管底端等高。

所述反應(yīng)腔底部呈凹形。

所述噴氣嘴的出氣口傾斜向下。

反應(yīng)時，碳源氣體從供氣管與進(jìn)料管之間進(jìn)入，反應(yīng)液從進(jìn)料管進(jìn)入，由于進(jìn)料管下端連接超聲霧化器，供氣管下端連接環(huán)形罩，這樣反應(yīng)液由進(jìn)料管進(jìn)入，通過超聲霧化器霧化，霧化后的反應(yīng)液與碳源氣體在環(huán)形罩內(nèi)充分接觸，提高了碳納米管的生長效率和反應(yīng)的均勻性及連續(xù)性，所述反應(yīng)液為催化劑。由于反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有等離子發(fā)射器，這樣可以進(jìn)一步碳源氣體的分解，使反應(yīng)更加充分，進(jìn)一步提高了碳納米管的生長效率。由于反應(yīng)腔與出料管內(nèi)壁均設(shè)有若干個噴氣嘴，反應(yīng)腔內(nèi)壁上的噴氣嘴的入氣口與第一加氣腔連接，出料管內(nèi)壁上的噴氣嘴的入氣口與第二加氣腔連接，這樣可以往加氣腔加入惰性氣體，然后從噴氣嘴噴出，避免了碳納米管附著在反應(yīng)腔和出料管內(nèi)壁上及堵塞出料管。所述惰性氣體可以為氮氣。

本申請中沒有詳細(xì)說明的技術(shù)特征為現(xiàn)有技術(shù)。上述實施例僅例示性說明本申請的原理及其功效，而非用于限制本申請。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本申請的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本申請所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本申請的權(quán)利要求所涵蓋。