本发明专利技术公开了一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒、其制备方法、应用及制备装置，通过内相玻璃管向外相玻璃管中的外相流体中通入内相流体；在外相流体剪切作用下，内相流体在内相玻璃管出口处形成油包水的乳化液滴，液滴随液流流经两束紫外光交叉曝光区域；内相流体液滴经过曝光固化收集，然后经过清洗、干燥、交联陈化、烧结后，制得月牙形及其变形的陶瓷微颗粒。基于微流体芯片，并且利用油水两相制备的月牙形及其变形的微颗粒生坯具有形状精密可控、尺寸均一的特点，为其批量化稳定生产提供了基础。础。础。
【技术实现步骤摘要】
月牙形及其变形陶瓷微颗粒、其制备方法、应用及制备装置
[0001]本专利技术涉及陶瓷微颗粒制备
，尤其涉及月牙形及其变形的陶瓷微颗粒、其制备方法、应用及制备装置。
技术介绍
[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优越性能，被广泛应用于国防、冶金、机械、航天航空、生物医学等领域。陶瓷微颗粒不仅具有陶瓷材料的一般性能，还顺应了陶瓷构件使用生境小型化精密化的发展趋势。随着在研磨剂、核燃料元件、传感器、生物制药、微机电系统微组件等应用中的开发，陶瓷微颗粒越来越受到人们的重视。
[0004]传统制备球形陶瓷微颗粒的方法有搅拌乳化、喷雾干燥、流化床造粒、旋转剪切造粒、振动分散等，然而，这些传统方法制备出的陶瓷微颗粒尺寸单分散性较差，微颗粒形貌控制不够精确便捷。用于制备非球形陶瓷微颗粒的传统方法诸如凝胶注模、粉末微注射成型、微挤出成型等方法对模具依赖性大，微颗粒形貌和尺寸可调性差；还有的现有技术中采用微立体光刻成型方法制备氧化铝微管，该方法虽可用来制备三维形状的陶瓷颗粒，但层叠式的操作使得生产效率低。
[0005]微流体是一门在微电子、微制作、生物工程和纳米技术等基础上发展起来的交叉学科，利用微流体芯片中的微通道对微量液体或样品在微观尺度上进行操纵、处理与控制。微流体技术提供了一种连续、可调的方式制备球形和非球形的陶瓷微颗粒，并且制备出的微颗粒单分散性好，尺寸精确可调，产率较高。按照成型方式不同微流体成型分为液滴模板成型、流体光刻成型两种。液滴模板成型的方式主要用于球形陶瓷微颗粒的制备，限制了陶瓷微颗粒的进一步发展和应用。
技术实现思路
[0006]为了弥补现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒、其制备方法、应用及制备装置。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的制备装置，包括内相玻璃管、外相玻璃管、第一紫外灯头和第二紫外灯头，其中，内相玻璃管嵌套在外相玻璃管的内部，内相玻璃管与外相玻璃管位于同一侧；
[0009]第一紫外灯头和第二紫外灯头放置于内相玻璃管出口的下游，第一紫外灯头和第二紫外灯头均朝向外相玻璃管放置，且两者交叉呈设定的夹角。
[0010]第二方面，本专利技术提供一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的制备方法，包括如下步骤：
[0011]通过内相玻璃管向外相玻璃管中的外相流体中通入内相流体；
[0012]在外相流体剪切作用下，内相流体在内相玻璃管出口处形成油包水的乳化液滴，液滴随液流流经两束紫外光交叉曝光区域；
[0013]内相流体液滴经过曝光固化收集，然后经过清洗、干燥、交联陈化、烧结后，制得月牙形及其变形的陶瓷微颗粒。
[0014]第三方面，本专利技术提供所述制备方法制备得到的月牙形及其变形的陶瓷微颗粒。
[0015]第四方面，本专利技术提供所述月牙形及其变形的陶瓷微颗粒在微型机器人、微机电系统或生物
中的应用。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的以上一个或多个实施例的有益效果为：
[0017](1)本专利技术基于微流体芯片，并且利用油水两相制备的月牙形及其变形的微颗粒生坯具有形状精密可控、尺寸均一的特点，为其批量化稳定生产提供了基础。
[0018](2)本专利技术通过利用氧化铝纳米颗粒在对紫外光的吸收和散射的特性，实现了通过浆料微液滴制备出月牙形及其变形的陶瓷微颗粒生坯。由于诸如氮化硅、碳化硅、氧化锆等陶瓷纳米颗粒都具有对光的吸收和散射特性，该方法可以用于推广制备其他材质的月牙形及其变形的陶瓷微颗粒。
[0019](3)本专利技术通过利用上述装置和方法可以一步式、连续可调、高效地制备具有显著三维形状特征的陶瓷微颗粒生坯，为脱离传统模具方法提供了思路和有益的尝试。
[0020](4)本专利技术通过调节第一和第二紫外灯的光强和位置，以及调节油水两相的流速可精确地制备出不同形状和尺寸的陶瓷微颗粒生坯。
[0021](5)本专利技术通过升温处理将聚合物烧除，其中被包裹的氧化铝纳米颗粒通过进一步高温处理，相互粘结形成较高强度的陶瓷微颗粒。基于该装置和方法制备得到的陶瓷微颗粒可以应用于微型机器人，生物材料，微机电系统等。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]图1为本专利技术实施例1制备月牙形及其变形的陶瓷微颗粒生坯装置的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术实施例5中制备月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的流程示意图。
[0025]图3为本专利技术实施例5在内外相流体流速分别为4μL/min和120μL/min，第一紫外灯头和第二紫外灯头交叉角度为45
°
，强度均为70mW/cm2条件下制备得到的月牙形陶瓷微颗粒生坯的光学显微镜图。
[0026]其中：1-底板，2-第一点胶针头，3-内相玻璃管，4-第二点胶针头，5-外相玻璃管，6-第一紫外灯头，7-第二紫外灯头，8-收集软管。
具体实施方式
[0027]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0029]第一方面，本专利技术提供了一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的制备装置，包括内相玻璃管、外相玻璃管、第一紫外灯头和第二紫外灯头，其中，内相玻璃管嵌套在外相玻璃管的内部，内相玻璃管与外相玻璃管位于同一侧；
[0030]第一紫外灯头和第二紫外灯头放置于内相玻璃管出口的下游，第一紫外灯头和第二紫外灯头均朝向外相玻璃管放置，且两者交叉呈设定的夹角。
[0031]在一些实施例中，还包括收集软管，收集软管与外相玻璃管的出口过盈配合。
[0032]在一些实施例中，第一紫外灯头和第二紫外灯头之间的夹角为0～180
°
[0033]进一步的，第一紫外灯头和第二紫外灯头的光斑直径为6～10mm。
[0034]在一些实施例中，内相玻璃管的内径为0.1～0.15mm，外相玻璃管的管径为0.58～0.62mm。
[0035]在一些实施例中，内相玻璃管和外相玻璃管的进口分别连接有一个注射器，注射器与流量泵连接。采用流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的制备装置，其特征在于：包括内相玻璃管、外相玻璃管、第一紫外灯头和第二紫外灯头，其中，内相玻璃管嵌套在外相玻璃管的内部，内相玻璃管与外相玻璃管位于同一侧；第一紫外灯头和第二紫外灯头放置于内相玻璃管出口的下游，第一紫外灯头和第二紫外灯头均朝向外相玻璃管放置，且两者交叉呈设定的夹角。2.根据权利要求1所述的月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的制备装置，其特征在于：还包括收集软管，收集软管与外相玻璃管的出口过盈配合；在一些实施例中，第一紫外灯头和第二紫外灯头之间的夹角为0～180
°
进一步的，第一紫外灯头和第二紫外灯头的光斑直径为6～10mm。3.根据权利要求1所述的月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的制备装置，其特征在于：内相玻璃管的内径为0.1～0.15mm，外相玻璃管的管径为0.58～0.62mm；在一些实施例中，内相玻璃管和外相玻璃管的进口分别连接有一个注射器，注射器与流量泵连接。4.一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：通过内相玻璃管向外相玻璃管中的外相流体中通入内相流体；在外相流体剪切作用下，内相流体在内相玻璃管出口处形成油包水的乳化液滴，液滴随液流流经两束紫外光交叉曝光区域；内相流体液滴经过曝光固化收集，然后经过清洗、干燥、交联陈化、烧结后，制得月牙形及其变形的陶瓷微颗粒。5.根据权利要求4所述的月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的制备方法，其特征在于：所述内相流体为氧化铝纳米颗粒、可光引发聚合的预聚物和去离子水的混合溶液；所述外相流体为溶有表面活性剂的硅油溶液；进一步的，所述可光引发聚合的预聚物为丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂的混合物；进一步的，...
【专利技术属性】
技术研发人员：满佳，周晨晨，满录明，夏荷，于海博，祁斌，华泽升，李剑峰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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