【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】合成、功能化、表面处理和/或封装粉末的制造工艺及其应用相关申请的交叉引用本申请要求2017年8月24日提交的美国临时申请No.62/549,601和2018年5月16日提交的美国临时申请No.62/672,289的权益，其每一个的内容通过全文引用结合于此。
本技术总体上涉及用于处理物品的系统、设备和方法，特别是，用于在物品上沉积层的系统、设备和方法。
技术介绍
在最终使用的产品中，从毫米级到纳米级的颗粒、粉末和流动物体的加入是普遍存在的。在所有行业使用的这些材料中，有很大一部分可以通过升级或后处理工艺得到改进，这些工艺可以改变散装材料的表面性能，而不会对散装材料本身的性能产生不利影响。出于各种原因，每个部门或行业都确定，将涂层颗粒、粉末或流动物体纳入最终用途产品，为产品的性能提供了足够的附加值，使与每种涂层工艺相关的成本合理化。过去几十年来，为增加可用于此类系统的可蒸发前驱体的数量和类型作出了重大努力。然而，在以可靠的方式向合成或封装单元操作中提供相当数量的这些材料仍然存在重大挑战。本技术针对于克服这些以及其它缺陷。
技术实现思路
本专利技术很多实施例的一个方面涉及用蒸汽前驱体处理多个可流动物品表面的设备，该设备包括：a)第一室，具有第一固相进口、第一固相出口、第一气相进口和第一气相出口的每一种的至少一个，b)第一固相阀或泵组件，与第一室的第一固相进口流体相通，c)第一气相阀或泵组件，相邻于第一室的第一气相进口且与其流体相通，d)公共信号集线器，以及e)至少一个控制系统。<...
【技术保护点】
1.一种用蒸汽前驱体处理多个可流动物品的表面的设备，包括：/na)第一室，具有第一固相进口、第一固相出口、第一气相进口和第一气相出口的每一种的至少一个；/nb)第一固相阀或泵组件，与所述第一室的所述第一固相进口流体相通；/nc)第一气相阀或泵组件，相邻于所述第一室的所述第一气相进口且与其流体相通；/nd)公共信号集线器；/ne)至少一个控制系统；/n其中至少一个第一固相进口和至少一个第一固相出口包括具有至少两个驱动机构的固相阀组件或固相泵组件，所述驱动机构配置为用于与信号集线器双向控制信号通信，/n其中至少一个第一气相进口和至少一个第一气相出口包括具有至少一个驱动机构的气相阀组件或气相泵组件，所述驱动机构配置为用于与信号集线器双向控制信号通信，/n其中所述第一室还包括第一传感器网络，所述第一传感器网络包括两个或更多个传感器，所述第一传感器网络内的每个传感器配置为用于将一个或多个信号传递到信号集线器，所述第一传感器网络配置为监测所述物品周围的气体环境的温度、压力和/或成分，/n并且其中至少一个控制系统配置为用于同时将多个信号发送到一个或多个信号集线器且从一个或多个信号集线器接收多个信号，...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170824 US 62/549,601;20180516 US 62/672,2891.一种用蒸汽前驱体处理多个可流动物品的表面的设备，包括：
a)第一室，具有第一固相进口、第一固相出口、第一气相进口和第一气相出口的每一种的至少一个；
b)第一固相阀或泵组件，与所述第一室的所述第一固相进口流体相通；
c)第一气相阀或泵组件，相邻于所述第一室的所述第一气相进口且与其流体相通；
d)公共信号集线器；
e)至少一个控制系统；
其中至少一个第一固相进口和至少一个第一固相出口包括具有至少两个驱动机构的固相阀组件或固相泵组件，所述驱动机构配置为用于与信号集线器双向控制信号通信，
其中至少一个第一气相进口和至少一个第一气相出口包括具有至少一个驱动机构的气相阀组件或气相泵组件，所述驱动机构配置为用于与信号集线器双向控制信号通信，
其中所述第一室还包括第一传感器网络，所述第一传感器网络包括两个或更多个传感器，所述第一传感器网络内的每个传感器配置为用于将一个或多个信号传递到信号集线器，所述第一传感器网络配置为监测所述物品周围的气体环境的温度、压力和/或成分，
并且其中至少一个控制系统配置为用于同时将多个信号发送到一个或多个信号集线器且从一个或多个信号集线器接收多个信号，并且提供用于调节物料流动的可控单元。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一室配置为：
a)通过一个或多个第一固相进口接收固相，所述固相包括具有可确定比表面积的可流动物品；
b)通过一个或多个第一固相出口分配固相，所述固相包括具有可确定比表面积的已经处理表面的可流动物品；
c)通过一个或多个第一气相进口接收、生成和/或容纳气相，所述气相包括具有可确定摩尔数或摩尔通量的一种或多种反应性或非反应性气体或前驱体；并且
d)通过一个或多个第一气相出口分配气相，所述气相包括具有可确定摩尔数或摩尔通量的一种或多种反应性或非反应性气体或副产品。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括至少一个传送单元，所述传送单元具有一个或多个驱动机构，且配置为用于控制气体环境的温度、压力和成分同时调节多个可流动物品的物料流量，
其中所述传送单元的进口i)与至少一个第一固相出口阀组件或固相泵组件流体相通，且ii)与信号集线器双向控制信号通信，并且
其中一个或多个传送单元驱动机构配置为用于与一个或多个第一固相出口阀组件或固相泵组件驱动机构同步驱动。
4.根据权利要求1所述的设备，还包括第二室，所述第二室包括：
a)第二固相进口、第二固相出口、第二气相进口和第二气相出口的每一种的至少一个；
b)第二固相阀或泵组件，与所述第二室的所述第二固相进口流体相通；
c)第二气相阀或泵组件，相邻于所述第二室的所述第二气相进口且与其流体相通；以及
d)公共信号集线器；
其中至少一个第二固相进口和至少一个第二固相出口包括具有至少两个驱动机构的固相阀组件或固相泵组件，所述驱动机构配置为用于与信号集线器双向控制信号通信，
其中至少一个第二气相进口和至少一个第二气相出口包括具有至少一个驱动机构的气相阀组件或气相泵组件，所述驱动机构配置为用于与信号集线器双向控制信号通信，
其中所述第二室还包括第二传感器网络，所述第二传感器网络包括两个或更多个传感器，所述第二传感器网络内的每个传感器配置为用于传递一个或多个信号到信号集线器，所述第二传感器网络配置为用于监测所述物品周围的气体环境的温度、压力和/或组成，并且
其中至少一个控制系统配置为用于将多个信号同时发送到一个或多个信号集线器且从一个或多个信号集线器同时接收多个信号，并且提供可控单元用于调节物料流动。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述第二室配置为：
a)通过一个或多个第二固相进口接收固相，所述固相包括具有可确定比表面积的可流动物品；
b)通过一个或多个第二固相出口分配固相，所述固相包括具有可确定比表面积的已经处理表面的可流动物品；
c)通过一个或多个第二气相进口接收、生成和/或容纳气相，该气相包括具有可确定摩尔数或摩尔通量的一种或多种反应性或非反应性气体或前驱体；并且
d)通过一个或多个第二气相出口分配气相，所述气相包括具有可确定摩尔数或摩尔通量的一种或多种反应性或非反应性气体或副产品。
6.根据权利要求4所述的设备，还包括至少一个传送单元，所述至少一个传送单元具有一个或多个驱动机构，且配置为用于控制气体环境的温度、压力和组成同时调节多个可流动物品的物料流量，
其中所述传送单元的进口i)与至少一个第一固相出口阀组件或固相泵组件流体相通，且ii)与信号集线器双向控制信号通信，并且其中一个或多个传送单元驱动机构与一个或多个第一固相出口阀组件或固相泵组件驱动机构同步驱动，
其中所述传送单元的出口i)与至少一个第二固相进口阀组件或固相泵组件流体相通，且ii)与信号集线器双向控制信号通信，并且
其中一个或多个传送单元驱动机构与一个或多个第二固相进口阀组件或固相泵组件驱动机构同步驱动。
7.根据权利要求6所述的设备，其中一个或多个传送单元驱动机构与一个或多个第一固相出口阀组件或固相泵组件驱动机构以及与一个或多个第二固相进口阀组件或固相泵组件驱动机构同步驱动。
8.根据权利要求1所述的设备，还包括多个控制系统以及一个配置为同时控制所述多个控制系统的主控制系统。
9.根据权利要求1所述的设备，还包括多个信号集线器以及一个配置为将信号聚集到所述多个信号集线器且从所述多个信号集线器聚集信号的公共信号集线器。
10.根据权利要求1所述的设备，其中阀组件或泵组件上的每个驱动机构包括：
i)瞬时开启；
ii)瞬时关闭；
iii)在可编程时间常数上的受控开启；
iv)在可编程时间常数上的受控关闭；
v)子组件的扩展，以降低通过组件的电导；
vi)子组件的收缩，以提高通过组件的电导；
vii)子组件的凹形或凸形偏转；
viii)子组件与固体物料流动方向共线的旋转；
ix)子组件与固体物料流动方向相切的旋转；
x)电导瞬间增加到小于完全开启的位置；
xi)电导瞬间减小到大于完全关闭的位置；
xii)活塞或类活塞子组件的驱动；
xiii)驱动输送二次相以促使一次相单位体积的充气、收缩或膨胀；以及
xiv)通过在一个或多个可编程时间常数上电气施加正弦、狄拉克函数、三角形或矩形波形而开启驱动机构。
11.根据权利要求1所述的设备，其中任何一个或多个固相阀组件或固相泵组件的至少一个驱动机构配置为与任何一个或多个气相阀或泵组件的任何一个或多个驱动机构同步启动。
12.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一室的任何一个或多个固相阀组件或固相泵组件的至少一个驱动机构配置为与所述第一室的任何一个或多个气相阀组件或气相泵组件的任何一个或多个驱动机构同步启动，
其中所述第二室的任何一个或多个固相阀组件或固相泵组件的至少一个驱动机构配置为与所述第二室的任何一个或多个气相阀或泵组件的任何一个或多个驱动机构同步启动，并且
其中所述第二室的任何一个或多个固相阀组件或固相泵组件的至少一个驱动机构配置为与所述第一室的任何一个或多个固相阀组件或固相泵组件的任何一个或多个驱动机构同步启动。
13.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个控制系统配置为用于机器学习。
14.一种在多个可流动物品上执行第一表面处理过程的方法，包括：
a)向第一室提供具有提供、估计、测量或已知的比表面积的多个可流动物品，并且将所述比表面积输入到至少一个控制系统中；
b)将待处理的可流动物品的数量、质量或单位体积的标称目标输入到表面处理系统的控制系统，从而限定第一总表面积目标；
c)提供用于处理所述多个可流动物品的表面的反应前驱体，并且将采用经验的或估计的工艺条件饱和、反应或处理整个第一总表面积目标所需的提供、估计、测量或已知的反应前驱体的摩尔数输入到所述控制系统中，从而限定一个完全饱和量；以及
d)选择目标饱和比，获取用于间歇、半间歇、半连续或连续表面处理工艺的工艺配方，其中所述工艺配方包括与所述目标饱和比相关的至少一个目标压力水平。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
e)通过具有两个或更多个驱动机构的一个或多个第一固相进口将目标数量、质量或单位体积的可流动物品以及气相环境配发到第一室中，其中第一驱动机构完成主要为气相的含气固组合物的传输，并且其中第二驱动机构完成主要为固相的含气固组合物的传输；以及
f)随后，通过具有一个或多个驱动机构的一个或多个第一气相进口将包括目标摩尔数的一种或多种反应性或非反应性气体或前驱体的气相配发到所述第一室，其中第一驱动机构在适合于执行表面处理反应的条件下完成所述气相的传输，同时防止所述固相排出所述第一室。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括：
g)通过具有一个或多个驱动机构的一个或多个第一气相进口将包括目标摩尔数的一种或多种反应性或非反应性气体或前驱体的气相配发到第一室，其中第一驱动机构在适合于执行表面处理反应的条件下完成所述气相的传输；以及
h)随后，通过具有两个或更多个驱动机构的一个或多个第一固相进口将目标数量、质量或单位体积的可流动物品和气相环境配发到所述第一室中，其中第一驱动机构完成主要或完全气相的含气固组合物的传输，并且其中第二驱动机构完成主要为固相的含气固组合物的传输。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括：
i)通过具有两个或更多个驱动机构的一个或多个第一固相进口将目标数量、质量或单位体积的可流动物品和气相环境配发到第一室中，其中第一驱动机构完成主要为气相的含气固组合物的传输，并且其中第二驱动机构完成主要为固相的含气固组合物的传输；以及
j)通过具有一个或多个驱动机构的一个或多个第一气相进口将包括目标摩尔数的一种或多种反应性或非反应性气体或前驱体的气相同步配发到所述第一室，其中第一驱动机构在适合于执行表面处理反应的条件下完成所述气相的传输，同时防止所述固相排出所述第一室。
18.根据权利要求15、16或17所述的方法，还包括如下的一个或多个：
k)监测来自一个或多个压力测量传感器的信号，并且合并一个单元以增加气相和固相的停留时间、允许混合时间和/或相互扩散率，直至达到所述目标压力水平；
l)气体和固体物质通过一个或多个出口同步、异步、顺序和/或周期性地疏散到传送单元中，并且与每个相的主要驱动机构有关；
m)对处理过的固体物料的表面处理负荷、处理后的比表面积、或处理后的粒度或尺寸分布中的一种或多种进行表征，并将其输入控制系统以纳入机器学习。
19.根据权利要求15、16或17所述的方法，还包括：
n)通过一个或多个出口同步、异步、顺序和/或周期性地将气态和固态物质疏散到传送单元中，并且与每个相的主要驱动机构有关；以及
o)通过具有两个或更多个驱动机构的一个或多个第二固相进口将目标数量、质量或单位体积的可流动物品和气相环境配发到第二室中而启动第二表面处理工艺，其中第一驱动机构完成主要为气相的含气固组合物的传输，并且其中第二驱动机构完成主要为固相的含气固组合物的传输；
其中所述第二反应室中的所述第二表面处理工艺采用与所述第一表面处理工艺所使用的不同的反应前驱体、不同的操作压力、不同的操作温度、不同的停留时间或不同的其它工艺参数的一个或多个。
20.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中所述第一表面处理工艺包括原子层沉积工艺、分子层沉积工艺...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·金，阿雷莱恩·达默龙，詹姆斯·特雷维，保罗·利奇蒂，安德鲁·阿尔戈，凯尔·布尔古瓦，詹姆斯·拉戈内西，凯尔·英厄姆，大卫·杰克逊，赖恩·特蕾西，尼奇·阮，亚当·莱昂，乔斯·比利亚戈麦斯，加勒特·柯里，
申请(专利权)人：福吉纳米有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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