專利名稱：復(fù)合納米薄膜制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種研發(fā)型自動化復(fù)合納米材料的制備儀設(shè)備，特別是一種復(fù)合納米薄膜制備裝置。
背景技術(shù)：
隨著納米科技的發(fā)展，高性能納米材料設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，迫切的需要能完成高質(zhì)量的納米薄膜和復(fù)合納米薄膜。目前國內(nèi)的相關(guān)儀器制造商有青島眾瑞智能儀器有限公司、北京恒奧德儀器儀表有限公司等公司。上述制造商生產(chǎn)的設(shè)備中，涉及的提拉設(shè)備只能完成納米材料的單次拉膜，而多層拉膜、復(fù)合拉膜必須要借助人工干預(yù)操作尚可完成，尤其是復(fù)合拉膜，需要不斷地的更換溶液、設(shè)置機(jī)器，工作量大，操作十分繁瑣，嚴(yán)重影響了拉膜的質(zhì)量和性能的重復(fù)性。納米材料制備的一個關(guān)鍵問題是不能引入雜質(zhì)，目前市場上的納米薄膜提拉機(jī)需要烘箱配合才能完成多層拉膜，在轉(zhuǎn)移過程中不可避免會引入灰塵雜質(zhì)。另外，目前市場上的納米薄膜拉制機(jī)很難實(shí)現(xiàn)此類超晶格多層膜的制備，需要進(jìn)行幾十乃至幾百次的提拉、換液、烘烤、降溫，幾乎是人工不可能完成的，這樣大大限制了高質(zhì)量、多層膜的研制和實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)上的不足，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合納米薄膜制備裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高度的自動化操作，平穩(wěn)、快速地進(jìn)行不同種類溶液的切換、多次提拉和烘烤的全自動全封閉實(shí)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供復(fù)合納米薄膜制備裝置，該裝置包括有機(jī)械部分、控制部分，其中所述機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)包括有封閉的外殼、支撐整個裝置的底板、框架、在支撐框架內(nèi)安裝的二支直線軸承、提拉樣品裝置、加熱腔體、溶液恒溫板、帶微處理器的控制和通信電路板、水平原點(diǎn)位置傳感器、垂直原點(diǎn)位置傳感器、下限位軸承、上限位置傳感器、下限位置傳感器、樣品夾、L形樣品夾支架；所述支撐框架固定在底板上，所述二支直線軸承平行的固定在支撐框架的后部擋板上，所述水平絲杠在支撐框架的兩側(cè)擋板上，并在二支直線軸承的中間，水平絲杠的兩端側(cè)分別設(shè)有垂直原點(diǎn)位置傳感器、水平原點(diǎn)位置傳感器，豎直提拉樣品裝置通過上滑塊、絲杠螺母、下滑塊固定在直線軸承、水平絲杠上，豎直提拉樣品裝置在直線軸承上水平滑動，形成水平滑臺；在底板上一側(cè)設(shè)有加熱腔體，加熱腔體上部設(shè)有溫度傳感器，加熱腔體旁依次設(shè)有多個溶液恒溫板，在二個溶液恒溫板之間放置有燒杯；所述控制部分的結(jié)構(gòu)包括有在底板上固定的控制電路板，所述控制電路板包括有微處理器，微處理器直接與溫度傳感器、上限位置傳感器、下限位置傳感器、垂直托板的水平原點(diǎn)位置傳感器、垂直原點(diǎn)位置傳感器相連，所述微處理器通過RS232、485總線或USB 口與PC機(jī)相連。本發(fā)明的效果是通過步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動提拉裝置，對樣品進(jìn)行提拉，以及通過加熱管、微控電路對溫度進(jìn)行控制，同時可以通過垂直托板對反應(yīng)溶液進(jìn)行選擇。用戶通過PC機(jī)配套軟件對儀器微處理器進(jìn)行控制，可以方便的對提拉次數(shù)，提拉速度、以及反應(yīng)溶液的選擇進(jìn)行控制，從而可以實(shí)現(xiàn)對復(fù)合納米多層薄膜制作過程進(jìn)行全自動化的控制，大大降低了繁雜的人工操作和誤操作的可能性，該設(shè)備構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，運(yùn)行時可靠穩(wěn)定，噪音小，大大改善了納米材料的制作工藝，并提高材料制備過程的可重復(fù)性。采用該納米材料制作裝置，使儀器運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小，可實(shí)現(xiàn)提拉、烘烤、換 液的自動化操作，大大提簡化了納米材料的制作流程，使其能夠高速高效準(zhǔn)確地完成納米材料的制作過程，整個過程由PC機(jī)控制微處理器自動完成。該裝置可用于納米材料的研發(fā)、制作等方面。


圖I為本發(fā)明的復(fù)合納米薄膜制備儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I的右視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖I的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的復(fù)合納米薄膜制備儀電路部分原理框圖。圖中I、上限位滑塊2、垂直托板3、水平步進(jìn)電機(jī)4、豎直步進(jìn)電機(jī)5、聯(lián)軸器6、下限位滑塊7、溶液恒溫板8、燒杯9、支撐框架10、底板11、溫度傳感器12、樣品夾
13、水平托板14、豎直絲桿15、直線軸承16、垂直原點(diǎn)傳感器17、水平原點(diǎn)傳感器18、雙層加熱腔19、水平絲桿20、L形樣品夾支架21、左限位塊22、外殼
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的復(fù)合納米薄膜制備儀的結(jié)構(gòu)加以說明。如圖1-4所示，本發(fā)明的復(fù)合納米薄膜制備裝置，該裝置包括有機(jī)械部分、控制部分，所述機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)包括有封閉的外殼22、支撐整個裝置的底板10、框架9、在支撐框架內(nèi)安裝的二支直線軸承15、提拉樣品裝置、加熱腔體18、溶液恒溫板7、帶微處理器的控制和通信電路板、水平原點(diǎn)位置傳感器17、垂直原點(diǎn)位置傳感器16、上限位軸承I、下限位軸承6、上限位置傳感器、下限位置傳感器、樣品夾12、L形樣品夾支架20。所述支撐框架9固定在底板10上，所述二支直線軸承15平行的固定在支撐框架9的后部擋板上，所述水平絲杠19在支撐框架9的兩側(cè)擋板上，并在二支直線軸承15的中間，水平絲杠19的兩端側(cè)分別設(shè)有垂直原點(diǎn)位置傳感器16、水平原點(diǎn)位置傳感器17，豎直提拉樣品裝置通過上滑塊、絲杠螺母、下滑塊固定在直線軸承15、水平絲杠19上，豎直提拉樣品裝置在直線軸承15上水平滑動，形成水平滑臺。在底板10上一側(cè)設(shè)有加熱腔體18，加熱腔體18上部設(shè)有溫度傳感器11，加熱腔體18旁依次設(shè)有多個溶液恒溫板7，在二個溶液恒溫板7之間放置有燒杯8。所述控制部分的結(jié)構(gòu)包括有在底板10上固定的控制電路板，所述控制電路板包括有微處理器，微處理器直接與溫度傳感器11、上限位置傳感器、下限位置傳感器、垂直托板2的水平原點(diǎn)位置傳感器17、垂直原點(diǎn)位置傳感器16相連，所述微處理器通過RS232、485總線或USB 口與PC機(jī)相連。同時控制兩套驅(qū)動電機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)，控制本裝置的水平和
垂直運(yùn)動。所述提拉樣品裝置包括有豎直絲杠14、水平絲杠19、豎直步進(jìn)電機(jī)4、上限位軸承I、下限位軸承6、L形樣品夾支架20 ;豎直絲杠14的下端連接豎直步進(jìn)電機(jī)4，通過固定在豎直絲杠14兩側(cè)的直線導(dǎo)軌與L形樣品夾支架20的一端連接，L形樣品夾支架20的另一端裝有由兩個金屬鐵片構(gòu)成的樣品夾12，上限位軸承I、下限位軸承6裝在豎直絲杠14的
兩端上，L形樣品夾支架20運(yùn)動到上限位置傳感器或下限位置傳感器位置時，繼而傳出運(yùn)動臨界信號。所述的溶液恒溫板7為一個方板形狀，溶液恒溫板7內(nèi)部裝有保持燒杯8內(nèi)部溶液反應(yīng)溫度的電阻絲。溶液恒溫板7豎直安裝，其間距比燒杯8直徑略大，在溶液恒溫板7之間有可以放置試劑燒杯和燒杯座，燒杯座可以有多個，在底板10上均勻分布，燒杯座可以置換為磁力攪拌器等裝置，可以利用電路控制溫度。所述加熱腔體18上設(shè)有能夠自動打開與關(guān)閉的上蓋，上蓋中部開有使L形樣品夾支架20和樣品夾12垂直自由通過的方形開口，開口下部的寬度大于樣品夾12寬度，開口上部的寬度大于L形樣品夾支架20寬度，在加熱腔體18的內(nèi)膽壁上裝有電爐絲，加熱腔體18的內(nèi)膽和外殼之間填充有保溫材料，在加熱腔體18的內(nèi)部上方裝有溫度傳感器11，加熱腔體18的上蓋能夠自動打開與關(guān)閉。所述的加熱腔體18內(nèi)設(shè)有高溫電爐絲，最高溫可達(dá)1000攝氏度。外層包有保溫材料便于高溫保持，一個溫度傳感器11上傳溫度信號，并安裝于加熱腔體18右立面中間位置，加熱腔體18上設(shè)有的開口便于樣品夾12上下移動加熱。所述的垂直托板2下面固定有豎直步進(jìn)電機(jī)4，豎直步進(jìn)電機(jī)4與微處理器相連接。所述的L形樣品夾支架20、豎直步進(jìn)電機(jī)4及其傳動機(jī)構(gòu)、固定在上限滑塊4上的上限位置傳感器、下限位置傳感器直接與所述控制電路板的微處理相連，實(shí)現(xiàn)對提拉位置、速度的精確控制。在提拉部分的驅(qū)動電機(jī)傳動機(jī)構(gòu)上下末端分別固定一個定位螺釘，在本儀器提拉裝置上限位軸承I、下限位軸承6上固定兩個限位開關(guān)，即上限位置傳感器、下限位置傳感器，確定提升裝置的最高和最低位置。在垂直托板2上固定一個垂直原點(diǎn)位置傳感器16，確定垂直托板2的初始和最后位置。所述的復(fù)合納米薄膜制備儀的電路部分的基本原理框圖如圖5所示，高精度的溫度傳感器11置于加熱腔體18內(nèi)膽中，把溫度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)過濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換以數(shù)字量的形式送到微處理器中；溫度控制由微處理器通過控制電路對紅外加熱管進(jìn)行功率控制；限位開關(guān)起定位作用，其根據(jù)是否有物體遮擋，發(fā)送給微處理器高低電平信號；微處理器根據(jù)溫度傳感器和限位開關(guān)的信號以及PC的控制命令來監(jiān)控儀器運(yùn)行狀態(tài)，控制電機(jī)進(jìn)行機(jī)械傳動及溫度控制。所述的復(fù)合納米薄膜制備儀可以通過RS232 口、485總線或USB 口與PC機(jī)相連，在PC機(jī)里編制了相應(yīng)的軟件，通過該軟件可以很方便的對整個測量過程進(jìn)行控制。所述的復(fù)合納米薄膜制備儀的運(yùn)作過程是，儀器開始運(yùn)行時自檢，判斷各個驅(qū)動電機(jī)和限位開關(guān)是否正常。自檢完成后，該制備儀等待PC機(jī)指令，將樣品薄片夾于樣品夾12處，同時將調(diào)制好的溶液隨燒杯放入垂直托板相應(yīng)的位置，于PC機(jī)軟件設(shè)置各個位置燒杯的各參數(shù)、所需要的溫度，點(diǎn)擊執(zhí) ，即可進(jìn)行循環(huán)自動制作過程。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合納米薄膜制備裝置，該裝置包括有機(jī)械部分、控制部分，其特征是所述機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)包括有封閉的外殼(22)、支撐整個裝置的底板(10)、框架(9)、在支撐框架內(nèi)安裝的二支直線軸承(15)、提拉樣品裝置、加熱腔體(18)、溶液恒溫板(7)、帶微處理器的控制和通信電路板、水平原點(diǎn)位置傳感器(17)、垂直原點(diǎn)位置傳感器(16)、上限位軸承(I)、下限位軸承(6)、上限位置傳感器、下限位置傳感器、樣品夾(12)、L形樣品夾支架(20)； 所述支撐框架(9)固定在底板(10)上，所述二支直線軸承(15)平行的固定在支撐框架(9)的后部擋板上，所述水平絲杠(19)在支撐框架(9)的兩側(cè)擋板上，并在二支直線軸承(15)的中間，水平絲杠(19)的兩端側(cè)分別設(shè)有垂直原點(diǎn)位置傳感器(16)、水平原點(diǎn)位置傳感器(17)，豎直提拉樣品裝置通過上滑塊、絲杠螺母、下滑塊固定在直線軸承(15)、水平絲杠(19)上，豎直提拉樣品裝置在直線軸承(15)上水平滑動，形成水平滑臺； 在底板(10)上一側(cè)設(shè)有加熱腔體(18)，加熱腔體(18)上部設(shè)有溫度傳感器(11 )，加熱腔體(18)旁依次設(shè)有多個溶液恒溫板(7)，在二個溶液恒溫板(7)之間放置有燒杯(8)； 所述控制部分的結(jié)構(gòu)包括有在底板(10)上固定的控制電路板，所述控制電路板包括有微處理器，微處理器直接與溫度傳感器(11)、上限位置傳感器、下限位置傳感器、水平原點(diǎn)位置傳感器(17)、垂直原點(diǎn)位置傳感器(16)相連，所述微處理器通過RS232、485總線或USB與PC機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合納米薄膜制備儀，其特征是所述提拉樣品裝置包括有豎直絲杠(14 )、水平絲杠(19 )、豎直步進(jìn)電機(jī)(4 )、上限位軸承(I)、下限位軸承(6 )、L形樣品夾支架(20);豎直絲杠(14)的下端連接豎直步進(jìn)電機(jī)(4)，通過固定在豎直絲杠(14)兩側(cè)的直線導(dǎo)軌與L形樣品夾支架(20)的一端連接，L形樣品夾支架(20)的另一端裝有由兩個金屬鐵片構(gòu)成的樣品夾(12)，上限位軸承(I)、下限位軸承(6)裝在豎直絲杠(14)的兩端上，L形樣品夾支架(20)運(yùn)動到上限位置傳感器或下限位置傳感器位置時，繼而傳出運(yùn)動臨界信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合納米薄膜制備儀，其特征是所述的溶液恒溫板(7)為一個方板形狀，溶液恒溫板(7)內(nèi)部裝有保持燒杯(8)內(nèi)部溶液反應(yīng)溫度的電阻絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合納米薄膜制備儀，其特征是所述加熱腔體(18)上設(shè)有能夠自動打開與關(guān)閉的上蓋，加熱腔體(18)的上蓋中部開有使L形樣品夾支架(20)和樣品夾(12)垂直自由通過的方形開口，開口下部的寬度大于樣品夾(12)寬度，開口上部的寬度大于L形樣品夾支架(20)寬度，在加熱腔體(18)的內(nèi)膽壁上裝有電爐絲，加熱腔體(18)的內(nèi)膽和外殼之間填充有保溫材料，在加熱腔體(18)的內(nèi)部上方裝有溫度傳感器(11)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復(fù)合納米材料的制備儀裝置，該裝置包括有支撐整個裝置的底板、支撐框架、封閉的外殼、提拉裝置以及帶有微處理的控制電路板。本發(fā)明的效果是該裝置通過步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動提拉裝置加熱裝置，對樣品進(jìn)行提拉及溫度的控制，同時可以通過水平滑臺對反應(yīng)溶液進(jìn)行選擇。用戶通過PC機(jī)配套軟件對儀器微處理器進(jìn)行控制，可以方便的對提拉次數(shù)，提拉速度、以及反應(yīng)溶液的選擇進(jìn)行控制，從而可以實(shí)現(xiàn)對復(fù)合納米多層薄膜制作過程進(jìn)行全自動化的控制，降低了繁雜的人工操作和誤操作的可能性，該設(shè)備構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，運(yùn)行時可靠穩(wěn)定，噪音小，可以及時反饋成膜狀態(tài)，大大改善了納米材料的制作工藝，并提高材料制備過程的可重復(fù)性。
文檔編號B05D3/14GK102728514SQ201210215439
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者封彥舟, 賈國治 申請人:天津木牛流馬科技發(fā)展有限公司