复合材料负离子释放头及其制备方法和负离子发生电极技术

本发明专利技术公开了一种复合材料负离子释放头及其制备方法。所述复合材料负离子释放头由金属和碳纳米材料的复合材料制成，所述金属与所述碳纳米材料的质量比为0.5～5.1:1。所述方法包括：将金属粉末和碳纳米材料的混合粉末进行预熔融；将预熔融得到的混合材料进行热等静压处理，得到金属和碳纳米材料的复合材料试块；将所述复合材料试块加工为丝状的复合材料负离子释放头。本发明专利技术还提供了一种负离子发生电极。本发明专利技术的复合材料负离子释放头的硬度大，使用寿命长，不存在碳纳米材料层从金属丝表面脱落的问题，还可以产生高浓度、小粒径、高活性、迁移距离远的生态级小粒径负氧离子，且负离子纯度高。

【技术实现步骤摘要】
复合材料负离子释放头及其制备方法和负离子发生电极
本专利技术涉及负离子发生技术，具体涉及一种复合材料负离子释放头及其制备方法和一种负离子发生电极。
技术介绍
目前国内外最先进的负离子发生技术，基本上都是采用负高压源，将碳纤维制成放电电极，即负离子释放头。负离子释放头固定在金属杆上形成负离子发生电极。应用时将负离子发生电极接通高压电源，负离子释放头向周围的空间高速喷射电子，电子被空气离子迅速捕获，形成空气负离子，同时利用负电场的电势感应，将正离子中和还原，得到一个相对纯化的负离子场。目前市场上比较先进的负离子释放头采用的碳纤维材料主要为富勒烯(C60)。富勒烯是一种电阻接近零的超导材料，有利于电离子的游离析出，可以产生小粒径、高活性、迁移距离远的生态级小粒径负氧离子，且负离子纯度高，几乎没有臭氧、氮氧化物和正离子等副产物的产生。目前市场上的富勒烯负离子释放头一般工作在8000V以上的负压下，才能保证负离子的释放浓度，然而，由于碳纤维素的强度低，外界环境易对释放头性能产生影响，并且纤维素表面容易吸附灰尘，需要频繁清洗，故其维护周期短，使用寿命也受影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的上述问题，提供一种复合材料负离子释放头及其制备方法和一种负离子发生电极。本专利技术的复合材料负离子释放头能够释放出较高浓度的负离子，而且使用寿命长。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种复合材料负离子释放头，所述复合材料负离子释放头由金属和碳纳米材料的复合材料制成，所述金属与所述碳纳米材料的质量比为0.5～5.1:1。在本专利技术的实施例中，所述金属与所述碳纳米材料的质量比可以为1～3.1:1。在本专利技术的实施例中，所述金属可以选自铝、铜、铁、钛、镁、钨、钼、镍及其合金中的任意一种或多种。在本专利技术的实施例中，所述碳纳米材料可以选自富勒烯、富勒醇、石墨烯、碳纳米管、碳纳米线及其复合材料中的任意一种或多种。第二方面，本专利技术提供了一种制备复合材料负离子释放头的方法，所述方法包括：将金属粉末和碳纳米材料的混合粉末进行预熔融；将预熔融得到的混合材料进行热等静压处理，得到金属和碳纳米材料的复合材料试块；将所述复合材料试块加工为丝状的复合材料负离子释放头。在本专利技术的实施例中，所述将金属粉末和碳纳米材料的混合粉末进行预熔融可以包括：将所述金属粉末和碳纳米材料的混合粉末放入金属包套中，将所述金属包套抽真空，加热使所述金属粉末发生预熔融，冷却至室温后对金属包套进行封口。在本专利技术的实施例中，所述预熔融的条件可以包括：所述金属包套内的真空度为0.5×10-2～3×10-2Pa，任选地为1×10-2～2×10-2Pa；温度为0.3～0.9Tm，任选地为0.5～0.8Tm；时间为1～5h，任选地为2～3h。在本专利技术的实施例中，所述热等静压处理的条件可以包括：压力为150～200MPa，温度为0.9～2Tm，时间为2～3h。在本专利技术的实施例中，所述将所述复合材料试块加工为丝状的复合材料负离子释放头可以包括：将所述复合材料试块进行挤压成型，得到成型产品；将所述成型产品进行固溶处理，自然冷却至室温；将冷却后的产品进行轧制和/或锻造为丝状的复合材料负离子释放头。在本专利技术的实施例中，所述挤压成型的条件可以包括：温度为0.5～1.2Tm，挤压比为7～12:1，挤压速率为3～5mm/s，挤压力为300～500kN。在本专利技术的实施例中，所述固溶处理的温度可以为1～2Tm，时间可以为10～100min。在本专利技术的实施例中，所述方法还可以包括：在所述将金属粉末和碳纳米材料的混合粉末进行预熔融之前，对所述金属粉末和所述碳纳米材料进行细化处理。在本专利技术的实施例中，所述细化处理可以包括：将所述碳纳米材料进行球磨；将球磨后的碳纳米材料与有机溶剂混合，超声分散，得到含有碳纳米材料的有机溶液；将所述含有碳纳米材料的有机溶液与所述金属粉末混合，进行塑性变形，干燥，得到所述金属粉末和碳纳米材料的混合粉末。在本专利技术的实施例中，所述金属粉末与所述碳纳米材料的质量比可以为0.5～5:1，任选地为1～3:1。在本专利技术的实施例中，所述塑性变形的方式可以为球磨，所述塑性变形的条件可以包括：球磨时间为20～30h，磨球、含有碳纳米材料和金属粉末的有机溶液、助磨剂水的质量比为(1.5～3):1:(0.2～0.5)。第三方面，本专利技术提供了上述方法制备得到的负离子释放头。第四方面，本专利技术提供了一种负离子发生电极，所述负离子发生电极包括金属杆、导电固定装置和负离子释放头，所述负离子释放头通过所述导电固定装置固定在所述金属杆上，且所述负离子释放头与所述金属杆电连接，所述负离子释放头为如上所述的复合材料负离子释放头或通过如上所述的方法制备得到的复合材料负离子释放头。本专利技术的复合材料负离子释放头的硬度大，使用寿命长，而且为一体式结构，不存在碳纳米材料层从金属丝表面脱落的问题，还可以产生高浓度、小粒径、高活性、迁移距离远的生态级小粒径负氧离子，且负离子纯度高，几乎没有臭氧和氮氧化物等副产物的产生。附图说明图1为本专利技术实施例的负离子发生电极的结构示意图。图2为本专利技术实施例的制备复合材料负离子释放头的工艺流程图。附图中的标号表示：1-金属杆2-导电固定装置3-负离子释放头具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在本专利技术中，Tm表示本文所涉及金属粉末在1个标准大气压下的熔点。第一方面，本专利技术实施例提供了一种复合材料负离子释放头，所述复合材料负离子释放头由金属和碳纳米材料的复合材料制成，所述金属与所述碳纳米材料的质量比为0.5～5.1:1。本专利技术实施例的负离子释放头采用金属和碳纳米材料的复合材料制成。所述金属和碳纳米材料的复合材料属于金属基复合材料(MetalMatrixComposite)，其比强度、比刚度、导电性和耐热性均优于单独的金属和碳纳米材料，有利于提高负离子释放头释放的负离子浓度和使用寿命。此外，本专利技术实施例的复合材料负离子释放头可以产生小粒径、高活性、迁移距离远的生态级小粒径负氧离子，且负离子纯度高，几乎没有臭氧和氮氧化物等副产物的产生。当金属与碳纳米材料的质量比为0.5～5.1:1时，能够保证几乎没有臭氧、氮氧化物等副产物产物，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料负离子释放头，其特征在于，所述复合材料负离子释放头由金属和碳纳米材料的复合材料制成，所述金属与所述碳纳米材料的质量比为0.5～5.1:1，任选地为1～3.1:1。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料负离子释放头，其特征在于，所述复合材料负离子释放头由金属和碳纳米材料的复合材料制成，所述金属与所述碳纳米材料的质量比为0.5～5.1:1，任选地为1～3.1:1。


2.根据权利要求1所述的复合材料负离子释放头，其中，所述金属选自铝、铜、铁、钛、镁、钨、钼、镍及其合金中的任意一种或多种；和/或
所述碳纳米材料选自富勒烯、富勒醇、石墨烯、碳纳米管、碳纳米线及其复合材料中的任意一种或多种。


3.一种制备复合材料负离子释放头的方法，其特征在于，所述方法包括：
将金属粉末和碳纳米材料的混合粉末进行预熔融；
将预熔融得到的混合材料进行热等静压处理，得到金属和碳纳米材料的复合材料试块；
将所述复合材料试块加工为丝状的复合材料负离子释放头。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述将金属粉末和碳纳米材料的混合粉末进行预熔融包括：将所述金属粉末和碳纳米材料的混合粉末放入金属包套中，将所述金属包套抽真空，加热使所述金属粉末发生预熔融，冷却至室温后对金属包套进行封口；
任选地，所述预熔融的条件包括：所述金属包套内的真空度为0.5×10-2～3×10-2Pa，还任选地为1×10-2～2×10-2Pa，温度为0.3～0.9Tm，还任选地为0.5～0.8Tm，时间为1～5h，还任选地为2～3h。


5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述热等静压处理的条件包括：压力为150～200MPa，温度为0.9～2Tm，时间为2～3h。


6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述将所述复合材料试块加工为丝状的复合材料负离子释放头包括：
将所述复合材料试块进...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟华，徐冬，
申请(专利权)人：汉能移动能源控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11