利用來自空化裝置的漿體的流延成型及其制造方法
【專利說明】利用來自空化裝置的漿體的流延成型及其制造方法
[0001]相關(guān)申請與交叉引用
[0002]本申請要求提交于2013年05月04日的美國臨時申請序列N0.61/819,549的優(yōu)先權(quán)，其通過引用整體并入于此。
【背景技術(shù)】
[0003]諸如三輥研磨、攪拌球磨以及玻珠研磨的業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)工藝通常用于制備分散的微粒，然而這些技術(shù)都具有若干缺陷，包括產(chǎn)品中微粒不佳的分散度以及微粒團(tuán)聚。能夠?qū)缫后w的非常低粘度的材料進(jìn)行空化的乳化裝置已經(jīng)被用來取代研磨技術(shù)。然而，這些空化系統(tǒng)僅僅適用于處理非常低粘度的液體，系統(tǒng)的能力受限于這些材料是否可以流進(jìn)機(jī)器中。這些現(xiàn)有的系統(tǒng)不能勝任處理任何中間粘度或高粘度的材料，由于這些類型的材料不能夠流進(jìn)入現(xiàn)有的空化系統(tǒng)中。例如，在現(xiàn)有的空化系統(tǒng)中，甚至酸奶都不能進(jìn)入空化機(jī)器中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于前述，發(fā)明人認(rèn)識到并且理解利用來自空化裝置的漿體的流延成型及其制造方法的優(yōu)勢。
[0005]相應(yīng)地，在一個方面提供了一種用于制造的方法，所述方法包括:對包含包括有具有第一平均尺寸的包含金屬的材料或包含碳的材料的微粒的原材料應(yīng)用水力空化處理以生產(chǎn)包含包括有具有第二平均尺寸的包含金屬的材料和包含碳的材料的微粒的漿體，該第二平均尺寸小于第一平均尺寸;并且對漿體進(jìn)行流延成型以形成生胚帶。
[0006]在一些實(shí)施例中，該方法包括控制原材料的溫度以在水力空化處理之前和之后在約10攝氏度到約90攝氏度的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，該方法包括在對漿體流延成型以形成生胚帶之前，對漿體重復(fù)應(yīng)用水力空化處理至少一次從而將包含金屬的微粒的尺寸進(jìn)一步降低到第三尺寸，該第三尺寸小于第二尺寸。在一些實(shí)施例中，該水力空化處理進(jìn)一步包括使原材料經(jīng)受約1，OOOpsi到約65，OOOpsi的水壓。
[0007]在一些實(shí)施例中，漿體以約每分鐘0.1公升到約每分鐘5公升的速度產(chǎn)生。在一些實(shí)施例中，原材料進(jìn)一步包括去絮凝劑、粘結(jié)劑和增塑劑中的至少一個。在一些實(shí)施例中，原材料具有第一粘度并且漿體具有低于第一粘度的第二粘度。
[0008]在一些實(shí)施例中，生胚帶具有約100微米的厚度并且生胚帶的厚度在跨越生胚帶的表面的多個點(diǎn)處的變化小于約3%。在一些實(shí)施例中，生胚帶具有約100微米的厚度以及小于或等于約0.4微米的糙度參數(shù)1^。在一些實(shí)施例中，生胚帶具有約60%到約80%的密度。在一些實(shí)施例中，該方法不包括對原材料進(jìn)行球磨研磨。在一些實(shí)施例中，該方法不包括對產(chǎn)品材料進(jìn)行排氣。
[0009]在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括將生胚帶作為下述至少一個的至少組分形成進(jìn)入適于使用的設(shè)備:用于藝術(shù)應(yīng)用的傳送帶、陶彩、光敏玻璃膜、耐火陶瓷、催化劑載體；燃料箱體隔層、揚(yáng)聲器遮罩、浸漬陶瓷的織物、紅外傳感器、植入式電子設(shè)備、功率放大器模塊、射頻前端模塊、傳輸控制單元、能量采集器、或生物傳感器。
[0010]在另一方面提供一種合成物，其包括從以下形成的漿體:至少包括包含金屬的材料或包含碳的材料的微粒，其中該微粒由利用至少多個具有第一平均尺寸的原始微粒進(jìn)行的水力空化處理來形成。該合成物進(jìn)一步包括至少一種去絮凝劑、至少一種增塑劑和至少一種粘結(jié)劑。該微粒具有第二平均尺寸并且該第二平均尺寸小于或者等于第一平均尺寸的約兩倍。
[0011 ]在一些實(shí)施例中，第二平均尺寸具有約10微米的最大直徑。在一些實(shí)施例中，該合成物具有約lKcps到約200KCPS的粘度。在一些實(shí)施例中，該包含金屬的材料包括金屬、金屬合金、氮化物、氧化物、硫族化物、硼化物和氧氮化物中的至少一個。
[0012]在另一方面提供一種制造的方法，該方法包括:通過腔室的第一孔口引入包含至少一種去絮凝劑、至少一種增塑劑和至少一種粘結(jié)劑以及至少包括包含金屬的材料或包含碳的材料的微粒的一定容積的原材料;在腔室中對該原材料應(yīng)用水力空化處理從而產(chǎn)生漿體，其中包括至少一個包含金屬的材料的微粒在原材料中具有第一平均微粒尺寸并且在漿體中具有第二平均微粒尺寸，該第二平均微粒尺寸小于第一平均微粒尺寸;使得漿體通過第二孔口離開空化腔室;并且對漿體進(jìn)行流延成型從而形成生胚帶。
[0013]在一些實(shí)施例中，該方法包括控制原材料的溫度以在水力空化處理之前和之后在約10攝氏度到約90攝氏度的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，應(yīng)用該水力空化處理進(jìn)一步包括使原材料經(jīng)受約1，OOOpsi到約65，OOOpsi的水壓。在一些實(shí)施例中，該方法不包括對原材料進(jìn)行球磨研磨。在一些實(shí)施例中，生胚帶具有約100微米的厚度并且生胚帶的厚度在跨越生胚帶的表面的多個點(diǎn)處的變化小于約3%，并且生胚帶具有小于約0.4微米的糙度參數(shù)Ra。
[0014]應(yīng)當(dāng)理解的是前述概念的組合以及將在下面進(jìn)行更為詳細(xì)討論的附加的概念(假設(shè)這些概念是相一致的)被構(gòu)思為這里所公開的創(chuàng)新性主題的部分。特別地，在本公開的結(jié)尾處出現(xiàn)的所要求權(quán)利的主體的所有合并被構(gòu)思為這里所公開的創(chuàng)新性主題的部分。應(yīng)當(dāng)理解的是這里明確采用的術(shù)語還可能出現(xiàn)在通過引入而并入的任何公開中，并且應(yīng)當(dāng)被賦予與這里所公開的特定概念最為一致的含義。
【附圖說明】
[0015]熟練的技術(shù)人員將會理解的是附圖主要用于描述性的目的并且不意在于限定這里所描述的創(chuàng)新性主題的范圍。附圖未必按照比例;在一些示例中，這里所公開的創(chuàng)新性主題的各個方面在附圖中可能示出為夸大或擴(kuò)大從而有助于理解不同的特征。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記通常指代相似的特征(例如，功能性相似以及/結(jié)構(gòu)性相似的元素)。
[0016]圖1提供了在一個實(shí)施例中的示例空化機(jī)器的示意圖。
[0017]圖2提供了在一個實(shí)施例中的可以用來對由圖1所示出的空化機(jī)器產(chǎn)生的漿體進(jìn)行流延成型的刮漿刀片裝備的示意圖。
[0018]圖3提供了描述在一個實(shí)施例中的利用圖1所示出的空化機(jī)器和圖2所示出的刮漿刀片裝備的制備工藝的示意性流程圖。
[0019]圖4A到圖4G描述了如一個示例性空化處理所提供的空化處理之前以及空化處理之后的在一個實(shí)施例中的與二氧化硅微粒相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。
[0020]圖5描述了如一個示例性空化處理所提供的空化處理之前以及空化處理之后的在一個實(shí)施例中的針對Ag微粒的微粒尺寸分布。
[0021]圖6A到圖6B提供了如一個示例性空化處理所提供的空化處理之前以及空化處理之后的在一個實(shí)施例中的微粒的掃描電子顯微鏡檢查法(SEM)圖像。
[0022]圖7A到圖7B提供了顯示出通過球磨研磨處理制造的漿體所形成的生胚帶的表面質(zhì)量和通過空化處理制造的漿體所形成的生胚帶的表面質(zhì)量的差異的照片。
[0023]圖8示出了在一個實(shí)施例中由通過水力空化處理形成的漿體流延成型的生胚帶的高度的尺度穩(wěn)定性。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面是與利用來自空化裝置的漿體的流延成型及其制造方法相關(guān)的各種概念以及各種實(shí)施例的詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解的是上面引入并且將在下面更為詳細(xì)地討論的各種概念和可以以許多方式中的任何一種來實(shí)施，由于所公開的概念不限于實(shí)施的任何特定方式。特定實(shí)施的例子和應(yīng)用僅提供用于說明性目的。
[0025]gAt
[0026]空化可以指液體中形成氣體空腔(例如，小的沒有液體的區(qū)域例如氣泡或孔洞)，其是作為作用到液體上的力的結(jié)果而形成的。該過程通常會在液體經(jīng)受了壓力的快速改變時發(fā)生，所述壓力的快速改變導(dǎo)致了在壓力相對較低的地方形成空腔。當(dāng)受到較高壓力時，這些孔洞可能內(nèi)爆并且可能生成強(qiáng)烈的震蕩波。取決于應(yīng)用，任何空化的適合模式可以被采納到這里所提供的方法和系統(tǒng)中。例如，在一個實(shí)施例中的空化處理可能涉及或可能是水力空化。
[0027]水力空化可以指的是汽化、氣泡生成以及氣泡破裂的過程，其發(fā)生在流動的液體中，作為壓力的降低和隨后的升高的結(jié)果。水力空化可以通過使得液體以特定的速度通過狹隘的通道或者通過借助于液體而對物體進(jìn)行機(jī)械旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生。在狹隘通道的情況下并且基于系統(tǒng)的特定(或唯一)幾何形狀，壓力和動能的結(jié)合可能在局部狹隘處的下游產(chǎn)生水力空化空洞并生成了高能空化氣泡。
[0028]孔口和文氏管可以用于生成空化?？梢圆捎梦氖瞎苁且驗槠淦交氖諗亢桶l(fā)散部分，使得其可以在咽喉處針對跨越其的給定壓力降生成較高的速度。另一方面，一組孔口在管道的給定橫截面區(qū)域中可以容納更多數(shù)目的孔(孔的更大的周長)。兩種選擇都可能。
[0029]—些現(xiàn)有的空化系統(tǒng)利用了相對的水射流從而產(chǎn)生發(fā)生空化所需要的壓力，另一些通過利用水力栗來驅(qū)動并且振蕩柱塞來產(chǎn)生壓力和導(dǎo)致的真空，所述柱塞將低粘度的材料吸入并且接著將低粘度材料推送通過特定的點(diǎn)，在該處發(fā)生空化。然而，這些現(xiàn)有系統(tǒng)中沒有一個能夠勝任處理具有大于流體粘度的粘度的原材料，將成分驅(qū)散開或者通過解團(tuán)聚而達(dá)到希望的微粒尺寸分布。
[0030]空化設(shè)備
[0031]取決于應(yīng)用，任何能夠執(zhí)行空化或乳化工藝的合適的設(shè)備都可以采用。在一個實(shí)施例中提供了一種裝置系統(tǒng)，包括:第一饋送管道，適配為包含原材料，所述原材料具有第一粘度并且將被提供到處于下游且與所述裝置相分離的水力空化腔室中。所述系統(tǒng)還可以包括氣動的活塞，其配置為產(chǎn)生具有第一