將納米顆粒充電的設備和方法技術

本發明專利技術涉及將納米顆粒（30）充電的設備和方法。本發明專利技術包括將一種或多種液體原料霧化成微滴（3），在霧化期間或之后將微滴（3）充電，以及將微滴（3）中的一種或多種液體材料氣化以便從液體微滴（3）產生納米顆粒（30），使得微滴（3）的電荷轉移到納米顆粒（30）中，從而產生帶電的納米顆粒（30）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及將納米顆粒充電的設備，且特別涉及根據權利要求I前序部分所述的設備。本專利技術還涉及將納米顆粒充電的方法，且特別涉及根據權利要求12前序部分所述的方法。
技術介紹
納米顆粒(nanoparticles),即具有I至1000納米尺寸的顆粒，已被發現在エ業中具有許多重要的應用，例如在玻璃エ業中用以產生催化表面、自清潔及抗菌的產品、玻璃染色、以及光學元件如光纖的制造，等等。能夠產生納米顆粒對于這些應用的可行使用是重要因素。納米顆粒需要具有相對狹窄的尺寸分布(單分散性)、抗聚集(ant i-agglomeration)、以及均質性(homogeneity)。納米顆粒的生產應易于從實驗室規模生產轉變到エ業規 模生產。在エ業規模中，常常通過氣相エ藝(vapour phase processes)來產生納米顆粒。氣相エ藝，也稱為氣溶膠反應器エ藝(aerosol reactorprocesses),包括火焰反應器、熱壁反應器、等離子體反應器、氣體冷凝方法、激光燒蝕、以及噴霧熱解(spray pyrolysis)等。當納米顆粒用于エ業應用時，現有技術的問題在于難以控制エ業中所使用的納米顆粒。例如，將納米顆粒沉積在基底上，用以在基底上提供涂層或者調整基底的表面特性。由于納米顆粒的尺寸小，因此難以將它們均勻地沉積。因此產生納米顆粒的非均勻通量(flux)。非均勻通量是由于難以控制和引導所產生的納米顆粒。此外，現有技術的缺點是材料效率(material efficiency)相當低、并且難以在必要時控制和調節沉積。所述問題的一種解決方案是使納米顆粒充電并且利用電カ來控制及沉積帶電的納米顆粒。然而，對納米顆粒充電非常困難，并且其不能以エ業規模使用任何已知的現有技術來實現。納米顆粒的小尺寸使得納米顆粒的充電無效。專利技術概述本專利技術的目的是提供將納米顆粒充電的設備以及將納米顆粒充電的方法，以便克服上述的問題。通過根據權利要求I的特征部分的用于將納米顆粒充電的設備實現了本專利技術的目的。通過根據權利要求12的特征部分的用于將納米顆粒充電的方法進ー步實現了本專利技術的目的。從屬權利要求中公開了本專利技術的優選實施方案。本專利技術是基于以間接方式將納米顆粒充電的思想。根據本專利技術，首先，利用ー個或多個霧化器將ー種或多種液體原料氣化成微滴。在霧化期間或之后，將所產生的微滴進一步充電，并將帶電的微滴引導至蒸發腔室，在該蒸發腔室中通過從微滴氣化液體材料來從液體微滴產生納米顆粒。所述納米顆粒可被進ー步沉積于基底上。根據本專利技術，在將液體微滴引導至蒸發腔室之前并且在將微滴的液體材料氣化之前，于霧化期間或之后將液體微滴充電。當微滴的液體材料氣化時，微滴的電荷轉移到微滴中存在的納米顆粒，或者在微滴的液體材料氣化期間形成微滴的電荷。因此，當微滴的電荷轉移到納米顆粒中時，便產生帶電的納米顆粒。可利用一個或多個電場將帶電的納米顆粒引導或沉積在基底上。本專利技術的優點在于，當納米顆粒的液體材料氣化時，隨著液體微滴的電荷轉移到納米顆粒，將微滴充電還使得所產生的納米顆粒也被充電。根據本專利技術使用間接方式將納米顆粒充電，這提供了一種用以將納米顆粒充電的有效且エ業上適用的方案。此外，由于帶電的納米顆粒的互斥電力，納米顆粒的電荷使得納米顆粒的通量更加均勻。換而言之，帶電的納米顆粒因為電荷而彼此互斥，使得納米顆粒的通量或分布變得更加均勻。納米顆粒的電荷還使得能夠利用一個或多個電場有效地控制或引導納米顆粒。因此，可利用電場來控制和引導帶電納米顆粒，使得可將帶電納米顆粒有效地沉積在基底上。附圖簡述接下來將通過優選實施方案參照附圖更詳細地描述本專利技術，其中圖IA示意顯示了用以產生納米顆粒的器件；圖IB示意顯示了用以產生帶電的納米顆粒并將帶電的納米顆粒沉積于基底上的 本專利技術ー個實施方案；和圖IC及圖ID顯示了用于產生帶電的納米顆粒的替代性方法。專利技術詳述圖IA示出用以產生納米顆粒30的器件10。器件10包括用于在腔室5中將ー種或多種液體原料霧化成微滴31的霧化器(atomizer) 11。優選利用雙流體(two-fluid)霧化器11來將液體原料霧化，其中，將ー種或多種霧化氣體提供至雙流體霧化器11，用以將液體原料霧化成微滴31。將所形成的微滴31進ー步引導至借助燃料氣體及氧化性氣體所產生的火焰12。優選利用雙流體霧化器11提供火焰12，通過由霧化器11提供燃料氣體及氧化性氣體，由此使微滴31與火焰12在同一器件之中形成。燃料氣體和/或氧化性氣體還可作為霧化氣體用以形成微滴31，或者它們可獨立于霧化氣體而被提供。微滴31以液體形式進入火焰12，并且在火焰12中液體原料被轉變成納米顆粒30，所述納米顆粒的組成可不同于液體原料的組成。通過以已知方式成核來形成納米顆粒30。產生納米顆粒30的上述方式是現有技木。因此，應當注意的是，也可以用ー些其他已知方式來產生納米顆粒30。用來產生納米顆粒30的器件10優選產生納米顆粒30及水蒸汽。將納米顆粒30和水蒸汽進一歩凝結成為包含納米顆粒30的液體原料。也可以用ー些其他方式將所形成的納米顆粒30混入液體材料中，用以提供具有納米顆粒30的液體原料。然而，應注意的是，可以用任何其他已知方法來提供包含納米顆粒30的液體原料。包含納米顆粒30的這種液體原料可為包含ー種或多種液體材料和固體納米顆粒30的任何膠體溶液(colloidalsolution)或分散體idispersion)。圖IB示出了用于將納米顆粒30充電、或者產生帶電的納米顆粒30并將帶電的納米顆粒30沉積于基底15上的設備。首先，在雙流體霧化器2中將包含納米顆粒30的ー種或多種液體原料霧化成微滴3。也可使用其他類型的霧化器。所述液體原料優選被霧化成直徑為10 μ m或更小、更優選為3 μ m或更小的微滴3。在霧化期間或之后，將形成的微滴3充電。圖IB示出了在霧化腔室4中將形成的微滴3充電的方案，通過利用噴吹充電器(blowcharger) 60將帶電氣體供應至霧化腔室中。帶電的氣體將微滴3充電。也可以用任何其他已知方式將微滴3充電。例如，霧化器2可為雙流體霧化器，并且其可包含充電裝置(未示出)，諸如電暈電極(corona electrode),其被配置成將雙流體霧化器2中所使用的至少一部分氣體充電，用以將微滴3充電。作為替代，充電裝置包括ー個或多個電暈電極，用以在霧化之后將微滴3充電。電暈電極可被提供至霧化腔室4。將帶電微滴3進ー步引導至蒸發腔室6，用以產生帶電的納米顆粒30。配置蒸發腔室6以便使ー種或多種液體材料從帶電微滴3氣化，用以從微滴3中的固體納米顆粒30產生帶電的納米顆粒30。在帶電微滴3的液體材料氣化期間，微滴3的電荷轉移到微滴3中存在的納米顆粒30中，從而形成帶電的納米顆粒30。納米顆粒30不包含任何液體材料,或者，與納米顆粒30中的固體材料的質量相比，納米顆粒30中的液體材料的量或質量較小。蒸發腔室6可包括ー個或多個熱區，用以使微滴3中ー種或多種液體材料的氣化增強。可通過氣體或者利用加熱裝置來提供熱區，例如熱輻射器(heat radiator)、電阻器(electric resistor),或用以提供熱區的ー些其他方式。熱區的高溫會增強并加速液體材料從微滴3的蒸發。如圖IC及ID本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·拉加拉，K·占卡，S·考皮南，
申請(專利權)人：BENEQ有限公司，
類型：
國別省市：