一种用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及氮化硼一维纳米结构领域，具体为一种用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置。该装置的反应容器为管状结构，反应容器外侧设有电加热部分，反应容器内设置反应套管，反应容器两端分别连接进气管和排气管，进气管伸至反应套管中，热电偶伸至反应容器的内腔。采用本实用新型专利技术可以解决纳米结构宏观材料的组装问题，可使厘米级长度的宏观绳状氮化硼结构在制备过程中原位通过自组装形成，避免了后续处理组装、成型等对其结构造成破坏，从而保持氮化硼一维纳米结构优异的本征性能。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及氮化硼一维纳米结构领域，具体为一种用于制备氮化硼一维纳米 结构宏观绳的装置。技术背景氮化硼一维纳米结构是一种宽带隙半导体，具有优异的性能和广泛的应用前景。 由于其强的共价键结合，使其拥有与碳纳米管相当的力学性质，同时由于其高的化学稳定 性和抗氧化性，更使其可在高温、氧化气氛等苛刻条件下作为力学增强相等获得应用。自 1995年首次被发现以来，已发展出多种方法制备出氮化硼纳米结构，例如电弧法、激光溅射 法、化学气相沉积及固相反应法等。其中，化学气相沉积方法由于具有成本低廉、可控性好 及易于放大等优点，被广泛使用。利用该方法，已实现氮化硼纳米管的高纯度、较大量制备。实际应用中需要把纳米结构组装成宏观材料，如何实现氮化硼一维纳米结构的连 接、组装，并在组成宏观材料以后表现出纳米结构的优异性能，是目前研究中的一个重点和 难点
技术实现思路
本技术目的是提供一种用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，解决纳 米结构宏观材料的组装问题，实现氮化硼一维纳米结构的连接、组装，并在组成宏观材料以 后表现出纳米结构的优异性能。本技术的技术方案是一种用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，该装置的反应容器为管状结 构，反应容器外侧设有电加热部分，反应容器内设置反应套管，反应容器两端分别连接进气 管和排气管，进气管伸至反应套管中，热电偶伸至反应容器的内腔。所述的用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，反应容器内径为40 60mm， 反应套管为内径30-40mm的刚玉管。所述的用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，反应容器内的反应套管内分 为高温区和低温区两部分，高温区位于反应容器的中部，低温区位于反应容器的一端部。所述的用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，在反应套管内的高温区放置 反应物和反应促进剂于石墨片上，在反应套管内的低温区放置浮动催化剂前驱体。本技术的有益效果是1、本技术提出用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，即厘米级长度的 宏观绳状氮化硼结构在制备过程中原位通过自组装形成，避免了后续处理组装、成型等对 其结构造成破坏，从而保持氮化硼一维纳米结构优异的本征性能。2、本技术为氮化硼纳米结构在结构增强复合材料中的应用打下了基础。附图说明 图1.氮化硼一维纳米结构宏观绳的制备装置结构示意图。图中，1浮动催化剂前驱体；2反应物；3石墨片；4热电偶；5反应容器；6进气管； 7排气管；8反应套管。具体实施方式如图1所示，本技术用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置采用水平化 学气相沉积管式反应炉，具体结构如下该装置的反应容器5为管状结构，其内径为40 60mm，反应容器5外侧设有电加 热部分，反应容器5内设置反应套管8，反应套管8为内径30-40mm的刚玉管，反应容器5两 端分别连接进气管6和排气管7，进气管6伸至反应套管8中，热电偶4伸至反应容器5的 内腔，测温和控温通过热电偶和电脑程序实现。反应容器5内的反应套管8内分为高温区 和低温区，高温区位于反应容器5的中部，低温区位于反应容器5的一端部，在反应套管8 内的高温区放置反应物2和反应促进剂于石墨片3上，在反应套管8内的低温区放置浮动 催化剂前驱体1，升温以后通过进气管6导入载气(Ar)和氮源气体(NH3)。本技术采用浮动催化剂化学气相沉积过程是以二茂铁作为浮动催化剂前驱体，浮动催化剂前驱体在低温区升华挥发，并由载 气携带到高温区分解为纳米金属(Fe)颗粒，作为氮化硼(BN)纳米结构生长的催化剂，促进 反应物硼粉和氧化硼反应生成的B2O2蒸汽与氨气反应生成氮化硼一维纳米结构。同时，通 过反应炉内的反应套管对气流控制，氮化硼一维纳米结构在气流作用下定向排布，所生成 氮化硼一维纳米结构自组装形成宏观绳状结构。权利要求一种用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，其特征在于该装置的反应容器为管状结构，反应容器外侧设有电加热部分，反应容器内设置反应套管，反应容器两端分别连接进气管和排气管，进气管伸至反应套管中，热电偶伸至反应容器的内腔。2.按照权利要求1所述的用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，其特征在于 反应容器内径为40 60mm，反应套管为内径30_40mm的刚玉管。3.按照权利要求1所述的用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，其特征在于 反应容器内的反应套管内分为高温区和低温区两部分，高温区位于反应容器的中部，低温 区位于反应容器的一端部。4.按照权利要求3所述的用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，其特征在于 在反应套管内的高温区放置反应物和反应促进剂于石墨片上，在反应套管内的低温区放置 浮动催化剂前驱体。专利摘要本技术涉及氮化硼一维纳米结构领域，具体为一种用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置。该装置的反应容器为管状结构，反应容器外侧设有电加热部分，反应容器内设置反应套管，反应容器两端分别连接进气管和排气管，进气管伸至反应套管中，热电偶伸至反应容器的内腔。采用本技术可以解决纳米结构宏观材料的组装问题，可使厘米级长度的宏观绳状氮化硼结构在制备过程中原位通过自组装形成，避免了后续处理组装、成型等对其结构造成破坏，从而保持氮化硼一维纳米结构优异的本征性能。文档编号C01B21/064GK201737697SQ20102001034公开日2011年2月9日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日专利技术者刘畅, 成会明, 汤代明 申请人:中国科学院金属研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备氮化硼一维纳米结构宏观绳的装置，其特征在于：该装置的反应容器为管状结构，反应容器外侧设有电加热部分，反应容器内设置反应套管，反应容器两端分别连接进气管和排气管，进气管伸至反应套管中，热电偶伸至反应容器的内腔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，汤代明，成会明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：实用新型
国别省市：89