本实用新型专利技术公开了一种吨级生产石墨烯的类机械剥离装置，其特征在于：装置由一级或多级剥离设备串联构成；剥离设备包括物料仓、转子、分料仓等，其中转子的下方与物料仓的下方相配合，使转子转动时，转子的外表面与物料仓的内表面在相配合位置处形成相对摩擦；使用时，石墨原料在配合的位置处受到摩擦力的剪切作用，石墨中各石墨层间的范德华力瓦解，从而使得石墨被剥离减薄获得石墨烯，进入分料仓。本实用新型专利技术吨级生产石墨烯的类机械剥离装置操作简单，所得石墨烯晶体结构完美、比表面积大、导电性能好，且可以实现石墨烯的批量化生产。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及石墨烯的批量生产设备。
技术介绍
石墨烯(Graphene)，又称单层石墨，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维纳米材料。石墨烯的发现虽然仅10年左右，却引发了席卷全球的一波又一波的研究开发浪潮。石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的二维晶体，具有神奇的电子传输、导电、导热和机械等特征。2004年英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，在实验室成功地从石墨中剥离出了石墨烯，证明了石墨烯可以单独存在，因此荣获2010年诺贝尔物理学奖，从而掀起了石墨烯制备、改性和应用的全球研究热潮。将石墨烯用于超级电容器、透明电极、锂离子电池、传感器、功能涂料和聚合物纳米复合材料等方面的应用前景，开辟了石墨烯材料的新时代。正如有学者所言，19世纪是铁器的时代，20世纪是硅的时代，21世纪是碳的时代。碳是自然界分布最普遍的元素之一，是构成地球上一切生命体最重要的元素。碳材料的特性几乎涵盖地球上所有物质的性质。先进碳材料具有新型结构和优异的物理化学性能，是对未来发展具有重大和决定意义的新材料。新材料产业作为战略性新兴产业的重点之一，也是未来高新技术产业发展的基石和先导，是我国成为世界制造业强国的重要基础。石墨烯作为先进碳材料，它是当今发现的世界上最优质的材料。它有以下特点：最薄，0.35nm，被称为现今世界最薄的材料；比表面积最大，2620m2/g；最硬，刚度优于金刚石，是人类已知强度最高的物质，比钢铁硬100倍；最抗拉，可弹性拉伸20％；热导率最高，5300W/m.k；最高迁移率200,000cm2/v.s(300k)；高透光性，透光率为97.7％/单层；高载流能力：电流密度比铜高6个数量级；最奇特的是，石墨烯是二维量子材料，线性能带色散关系，载流子有效质量为零，能在温室下观察到量子霍尔效应；还具有室温弹道输运特性。石墨烯具有无限广阔的应用前景，虽然现在还是潜在阶段，普遍应用与产业化还没有打开局面，但是从科学预测的角度来看，已经成为不可忽视的重点领域。比如，它可替代和解决传统锂电池充电速度慢、蓄电能力差、寿命短、污染等弊端，可解决电动汽车发展的关键难题，使新能源电动汽车蓬勃发展。再比如可以替代硅，制造未来新一代超级计算机；替代ITO透明导电薄膜，应用于触摸屏、柔性显示、太阳能电池等电子工业领域；还可应用于海水淡化、可降解塑料、散热膜、防腐涂层、生物材料、复合材料、平板电脑、手表日历、移动电话、光电探测器、石墨烯纸、石墨烯布以及航天军工、超轻防弹衣、超薄超轻飞机、超 薄折叠手机、甚至有想象力的天空电梯等。石墨烯创造的需求，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。从全球发展趋势来看，谁都不愿意丧失石墨烯发展带来的重大机遇。制备石墨烯目前比较成熟的方式有物理法和化学法，其中物理法的典型代表是用胶带粘贴的方式从石墨晶体上获得，这种方法能获得结构非常完美的石墨烯晶体，比较适用于开发电子器件或物理研究，无法量产。量产主要依赖化学法，一种是用于生成薄膜状石墨烯的“自下而上”法，也就是从小分子或碳原子通过化学气相沉积、外延生长或有机合成等途径组装成石墨烯片。这种方法规模相对容易做大，所获石墨烯的晶体结构相对完整，适合去做触摸屏或太阳能电池的透明导电薄膜，而很难应用于粉体石墨烯的制备。另一种方式就是“自上而下”法，有时也叫化学剥离法，就是利用插层剂把三维的石墨晶体各层间的范德华力瓦解，使得石墨层层拆解开，剥成单层或少数几层的石墨烯产品。目前各厂家的工艺路线和所用插层剂是有差别的。有的用盐插层然后液相剥离，这种方法制备的石墨烯含氧量低，导电性能好，但剥离程度相对低一点，比表面积不太大；有的先氧化插层然后剥离，这种方法剥离程度高，比表面积大，但做出的石墨烯缺陷比较多，含氧量大，制约了石墨烯的工业化进程。
技术实现思路
本技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种吨级生产石墨烯的类机械剥离装置，以期实现无污染、零排放、低能耗的批量化生产高比表面积、无缺陷石墨烯。本技术为解决技术问题采用如下技术方案：本技术吨级生产石墨烯的类机械剥离装置，其特点在于：所述装置由一级或多级剥离设备串联构成；所述剥离设备的结构为：在一物料仓的上端设置有两进料口，下端设置有出料口，所述出料口下方连通分料仓，在所述分料仓内设置有滤网，所述滤网将所述分料仓分隔为粗料仓和细料仓，物料仓内物料由出料口进入分料仓后，经滤网过滤，通过滤网的物料进入细料仓，未通过滤网的物料进入粗料仓；在所述物料仓内设置有一转子；所述转子的下方与所述物料仓的下方相配合，使所述转子转动时，转子的外表面与物料仓的内表面在相配合位置处形成相对摩擦；各级剥离设备的粗料仓通过设置有抽泵的管道连通第一级剥离设备的另一进料口；上一级剥离设备的细料仓通过设置有抽泵的管道连通下一级剥离设备的进料口，最后一级剥离设备的细料仓通过设置有抽泵的管道连通成品收容器。本技术的类机械剥离装置，其特点也在于：所述转子的外表面与物料仓的内表面在相配合位置处由相同材质高硬度材料构成，所述高硬度材料为硬度大于石墨的材料。所述硬度大于石墨的材料为大理石、花岗岩石、金刚石、精钢、碳素钢、高锰钢、碳化钨或不锈钢。所述转子的外表面与物料仓的内表面在相配合位置处为平面或设置有多个齿槽的齿槽式磨面。在所述细料仓内、位于所述滤网的下方设置有滤网刷。所述滤网刷为海绵刷或毛刷。在最后一级剥离设备的细料仓与成品收容器连通的管道上设置有干燥设备。利用本技术的类机械剥离装置中转子与物料仓的相对摩擦，使石墨原料被层层剥离，从而获得石墨烯，转子的外表面与物料仓的内表面在相配合位置处由硬度大于石墨的材料构成，以减少装置的磨损。与已有技术相比，本技术的有益效果体现在：1、本技术吨级生产石墨烯的类机械剥离装置操作简单，所得石墨烯晶体结构完美、比表面积大、导电性能好，且可以实现石墨烯的批量化生产。2、利用本技术的设备制备的石墨烯剥离程度相对可调，可根据剥离时间剥离次数来调整所得石墨烯的层数；3、利用本技术的设备制备的石墨烯几乎没有缺陷，含氧量极低；4、利用本技术的设备制备石墨烯时，中间不引人任何外来杂质粒子，最大程度上保持了石墨烯的纯度，对石墨烯基本做到了零破坏，实现了零损伤、零污染、零排放、低能耗、高产量，是今后石墨烯量产的必然选择；附图说明图1为本技术吨级生产石墨烯的类机械剥离装置的结构示意图；图2为本技术吨级生产石墨烯的类机械剥离装置中物料仓与转子相配合位置处的示意图；图3为利用本技术的装置制备的石墨烯的纯度表；图中标号：1a进料口；1b出料口；2物料仓；3转子；4a粗料仓；4b细料仓；5滤网；6滤网刷；7抽泵；8成品收容器。具体实施方式实施例1如图1所示，本实施例吨级生产石墨烯的类机械剥离装置由三级剥离设备串联构成；剥离设备的结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种吨级生产石墨烯的类机械剥离装置，其特征在于：所述装置由一级或多级剥离设备串联构成；所述剥离设备的结构为：在一物料仓(2)的上端设置有两进料口(1a)，下端设置有出料口(1b)，所述出料口(1b)下方连通分料仓，在所述分料仓内设置有滤网(5)，所述滤网(5)将所述分料仓分隔为粗料仓(4a)和细料仓(4b)，物料仓(2)内物料由出料口(1b)进入分料仓后，经滤网(5)过滤，可通过滤网(5)的物料进入细料仓(4b)，未通过滤网(5)的物料进入粗料仓(4a)；在所述物料仓(2)内设置有一转子(3)；所述转子(3)的下方与所述物料仓(2)的下方相配合，使所述转子(3)转动时，转子(3)的外表面与物料仓(2)的内表面在相配合位置处形成相对摩擦；各级剥离设备的粗料仓(4a)通过设置有抽泵(7)的管道连通第一级剥离设备的另一进料口(1a)；上一级剥离设备的细料仓(4b)通过设置有抽泵(7)的管道连通下一级剥离设备的进料口(1a)，最后一级剥离设备的细料仓(4b)通过设置有抽泵(7)的管道连通成品收容器(8)。
【技术特征摘要】
1.一种吨级生产石墨烯的类机械剥离装置，其特征在于：所述装置由一级或多级剥离设备串联构成；
所述剥离设备的结构为：在一物料仓(2)的上端设置有两进料口(1a)，下端设置有出料口(1b)，所述出料口(1b)下方连通分料仓，在所述分料仓内设置有滤网(5)，所述滤网(5)将所述分料仓分隔为粗料仓(4a)和细料仓(4b)，物料仓(2)内物料由出料口(1b)进入分料仓后，经滤网(5)过滤，可通过滤网(5)的物料进入细料仓(4b)，未通过滤网(5)的物料进入粗料仓(4a)；在所述物料仓(2)内设置有一转子(3)；所述转子(3)的下方与所述物料仓(2)的下方相配合，使所述转子(3)转动时，转子(3)的外表面与物料仓(2)的内表面在相配合位置处形成相对摩擦；
各级剥离设备的粗料仓(4a)通过设置有抽泵(7)的管道连通第一级剥离设备的另一进料口(1a)；上一级剥离设备的细料仓(4b)通过设置有抽泵(7)的管道连通下一级剥离设备的进料口(1a)，最后一级剥离设备的细料仓(4b)通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：张梓晗，吕鹏，吴义良，
申请(专利权)人：合肥微晶材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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