本發(fā)明屬于納米材料制備，具體涉及一種帶載粉約束電爆法連續(xù)制備納米材料裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、納米材料因其獨(dú)特的物理和化學(xué)特性受到許多領(lǐng)域的廣泛關(guān)注；如石墨烯、納米級(jí)鈦酸鋇、納米級(jí)硫酸鋇等；在超級(jí)電容器和新能源電池，用于防腐、加熱、海水淡化和吸波的各種膜材料，高分子材料、金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料與納米材料的復(fù)合領(lǐng)域，取得了卓有成效的結(jié)果，呈現(xiàn)出良好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景，這些領(lǐng)域使用的納米材料通常是粉末，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用時(shí)需求較大；例如，在石墨烯材料制備領(lǐng)域，多采用各種改進(jìn)的hummers法制備，首先用強(qiáng)氧化劑將石墨氧化插層，增加原子間距；通過(guò)攪拌或超聲波處理的方法，剝離成氧化石墨烯；再使用還原劑就可以得到還原型氧化石墨烯。該方法可以規(guī)模化生產(chǎn)石墨烯，但此方法所產(chǎn)的石墨烯的物理及化學(xué)特性存在較大的分散性，雜質(zhì)元素含量偏高，生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量污染環(huán)境的處理液；其他領(lǐng)域多采用高溫固相法、化學(xué)氣相沉積法、溶膠-凝膠法、球磨法等工藝方法制備納米材料；這些方法工藝過(guò)程復(fù)雜、能耗相對(duì)過(guò)高、生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量廢液，目前發(fā)展低成本、綠色、規(guī)?；透哔|(zhì)量精細(xì)結(jié)構(gòu)調(diào)控的納米材料制備方法，成為納米材料發(fā)展的關(guān)鍵核心問題。

2、機(jī)械剝離法是被給予厚望的制備納米材料的方法，機(jī)械剝離法利用機(jī)械能克服分子間相互作用力，可以得到高質(zhì)量的納米材料。通常將粉末材料與溶劑混合，通過(guò)超聲波、攪拌和球磨等方法輸入能量，依靠粉末顆粒之間相互碰撞，與器壁和溶液相互作用，實(shí)現(xiàn)粉末顆粒的逐步碎化和剝離。但是，當(dāng)剝離到一定的粒徑或顆粒質(zhì)量減少到一定程度時(shí)，其碰撞動(dòng)能逐漸降低，粉末顆粒的進(jìn)一步剝離變得越來(lái)越困難。得到的產(chǎn)物中，真正含有納米材料的份額很少。電爆法制備納米材料，是一種機(jī)械剝離生產(chǎn)納米材料的新方法，將粉末材料送入約束爆炸腔室；儲(chǔ)能電容器通過(guò)兩電極釋放高電壓，采用氣體間隙放電的模式向粉末材料導(dǎo)入大電流，使其加熱升溫并發(fā)生爆炸。爆炸產(chǎn)物在約束爆炸腔室中經(jīng)歷高溫高壓過(guò)程，隨后伴隨沖擊波從爆炸碰口噴出，粉末材料經(jīng)歷高溫、高壓以及沖擊波的作用剝離或破碎成納米材料。爆炸噴射出的納米材料，均勻的懸浮在保護(hù)氣氛中形成納米材料氣溶膠。

3、現(xiàn)有技術(shù)中在約束電爆法制備納米材料方面已有采用載料帶送粉連續(xù)約束電爆制備納米材料的裝置，該設(shè)備采用載料帶穿過(guò)復(fù)合有高壓電極和接地電極的復(fù)合爆炸管的方式，載料帶在電機(jī)的拉動(dòng)下完成連續(xù)電爆，但該設(shè)備連續(xù)電爆發(fā)生在唯一爆炸約束腔室內(nèi)，爆炸腔室燒蝕較大，影響設(shè)備壽命和實(shí)際產(chǎn)能。且爆炸腔室形狀單一，無(wú)法更好地約束聚能。

4、基于此，提出了一種帶載粉約束電爆法連續(xù)制備納米材料裝置及其使用方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶載粉約束電爆法連續(xù)制備納米材料裝置及其使用方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的電爆連續(xù)發(fā)生在同一爆炸腔室導(dǎo)致爆炸腔室嚴(yán)重?zé)g問題，并且解決連續(xù)在唯一爆炸腔室爆炸導(dǎo)致粉末過(guò)多吸附在爆炸腔室璧上導(dǎo)致重復(fù)電爆問題的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明提供一種帶載粉約束電爆法連續(xù)制備納米材料裝置，包括帶動(dòng)爆炸腔室圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、爆炸機(jī)構(gòu)、壓帶輪機(jī)構(gòu)、密封約束爆炸腔室的壓塊機(jī)構(gòu)；

3、所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和回轉(zhuǎn)軸，所述回轉(zhuǎn)軸與爆炸腔室圓盤固定連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與回轉(zhuǎn)軸連接驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，所述約束爆炸腔室設(shè)置有n個(gè)，且n個(gè)約束爆炸腔室均勻分布的在爆炸腔室圓盤上，n為大于1的正整數(shù)；

4、所述爆炸機(jī)構(gòu)包括儲(chǔ)能電容器和多個(gè)電極，多個(gè)電極均鑲嵌在所述爆炸腔室圓盤上，且分別位于多個(gè)約束爆炸腔室的相互分隔的位置處，儲(chǔ)能電容器的負(fù)極和正極分別與一個(gè)約束爆炸腔室兩側(cè)的兩個(gè)電極相連，用于電爆時(shí)在約束爆炸腔室內(nèi)釋放高電壓；

5、所述爆炸腔室圓盤上還開設(shè)有環(huán)形載粉帶通道，所述壓帶輪機(jī)構(gòu)設(shè)置有上下兩組，下部的壓帶輪機(jī)構(gòu)用于將負(fù)載粉末材料的載粉帶按照切線方向送入載粉帶通道，上部壓帶輪機(jī)構(gòu)用于將完成電爆后的載粉帶送出載粉帶通道；

6、所述壓塊機(jī)構(gòu)包括壓塊彈性支架和密封壓塊，所述載粉帶通過(guò)載粉帶通道進(jìn)入約束爆炸腔室，壓塊彈性支架的一端固定在回轉(zhuǎn)軸支架上，回轉(zhuǎn)軸支架轉(zhuǎn)動(dòng)套裝在回轉(zhuǎn)軸上，密封壓塊固定安裝在壓塊彈性支架的另一端上，密封壓塊位于載粉帶通道上方，壓塊彈性支架彈力作用于密封壓塊，所述密封壓塊對(duì)約束爆炸腔室的內(nèi)側(cè)進(jìn)行擠壓密封。

7、優(yōu)選地，所述壓帶輪機(jī)構(gòu)包括壓帶輪彈性支架、壓帶輪軸和壓帶輪，所述壓帶輪位于載粉帶通道上方，所述壓帶輪與壓帶輪軸采用過(guò)渡配合固定連接，所述壓帶輪彈性支架固定安裝在回轉(zhuǎn)軸支架上，所述壓帶輪彈性支架與壓帶輪軸通過(guò)軸承連接，壓帶輪通過(guò)壓帶輪彈性支架與回轉(zhuǎn)軸支架連接，依靠壓帶輪彈性支架彈力將壓帶輪壓實(shí)在載粉帶通道上方。

8、優(yōu)選地，所述載粉帶通道與爆炸腔室圓盤同心且與約束爆炸腔室內(nèi)側(cè)重疊分布。

9、優(yōu)選地，負(fù)載有粉末材料的載粉帶在載粉帶通道摩擦力的作用下與爆炸腔室圓盤同步運(yùn)動(dòng)。

10、優(yōu)選地，所述約束爆炸腔室由內(nèi)向外呈對(duì)稱形態(tài)收縮成窄口，形成爆炸噴口。

11、優(yōu)選地，所述密封壓塊的長(zhǎng)度大于約束爆炸腔室的長(zhǎng)度。

12、優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、爆炸機(jī)構(gòu)、壓帶輪機(jī)構(gòu)、壓塊機(jī)構(gòu)、載粉帶和爆炸腔室圓盤均放置在氬氣介質(zhì)的密閉容器中。

13、本發(fā)明還提供了上述一種帶載粉約束電爆法連續(xù)制備納米材料裝置的使用方法，該使用方法為：

14、向儲(chǔ)能電容器充入電壓，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)爆炸腔室圓盤和載粉帶通道旋轉(zhuǎn)，負(fù)載粉末材料的載粉帶通過(guò)下方的壓帶輪機(jī)構(gòu)進(jìn)入載粉帶通道，隨載粉帶通道同步旋轉(zhuǎn)；

15、當(dāng)負(fù)載粉末材料的載粉帶到達(dá)第一約束爆炸腔室兩側(cè)的兩個(gè)電極之間，第一約束爆炸腔室兩側(cè)的兩個(gè)電極分別作為高壓電極和接地電極，與儲(chǔ)能電容器的負(fù)極和正極接通，儲(chǔ)能電容器通過(guò)高壓電極和接地電極在第一約束爆炸腔室內(nèi)釋放高電壓，采用氣體間隙放電的模式向第一約束爆炸腔室內(nèi)的粉末材料導(dǎo)入大電流并發(fā)生爆炸，爆炸獲得的爆炸產(chǎn)物經(jīng)過(guò)第一約束爆炸腔室的約束作用從噴口定向噴出，形成納米材料氣溶膠；所述第一約束爆炸腔室為n個(gè)約束爆炸腔室中第一個(gè)發(fā)生電爆的約束爆炸腔室；

16、緊接著，負(fù)載粉末材料的載粉帶到達(dá)第二約束爆炸腔室兩側(cè)的兩個(gè)電極之間，第二約束爆炸腔室兩側(cè)的兩個(gè)電極分別作為高壓電極和接地電極，與儲(chǔ)能電容器的負(fù)極和正極接通，儲(chǔ)能電容器通過(guò)高壓電極和接地電極在第二約束爆炸腔室內(nèi)釋放高電壓，采用氣體間隙放電的模式向第二約束爆炸腔室內(nèi)的粉末材料導(dǎo)入大電流并發(fā)生爆炸，爆炸獲得的爆炸產(chǎn)物經(jīng)過(guò)第二約束爆炸腔室的約束作用從噴口定向噴出形成納米材料氣溶膠；所述第二約束爆炸腔室為n個(gè)約束爆炸腔室中第二個(gè)發(fā)生電爆的約束爆炸腔室，第一約束爆炸腔室與第二約束爆炸腔室相鄰；

17、同上依次電爆的操作，待第n約束爆炸腔室完成一次電爆后，第一約束爆炸腔室循環(huán)開始下一輪的電爆，最后直到載粉帶上的粉末材料全部完成電爆耗盡，則關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述第n約束爆炸腔室為n個(gè)約束爆炸腔室中最后一個(gè)發(fā)生電爆的約束爆炸腔室，第n約束爆炸腔室與第一約束爆炸腔室相鄰；

18、完成電爆的載粉帶通過(guò)上方的壓帶輪機(jī)構(gòu)從載粉帶通道送出。

19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

20、本發(fā)明通過(guò)在圓盤上開設(shè)若干約束爆炸腔室，解決了現(xiàn)有設(shè)備只有一個(gè)爆炸腔室，連續(xù)在唯一爆炸腔室進(jìn)行電爆導(dǎo)致爆炸腔室嚴(yán)重?zé)g損傷問題，并且解決了連續(xù)在唯一爆炸腔室爆炸導(dǎo)致粉末過(guò)多吸附在爆炸腔室璧上導(dǎo)致重復(fù)電爆問題；又可以利用爆炸腔室形狀更好地約束聚能，提升電爆效果。