雾态气体的制备及通过雾态气体放电形成新材料的方法及设备技术

本发明专利技术提供了一种制备含有微米纳米固体、液体的雾态气体的方法，以及通过雾态气体放电形成新材料的方法，还提供了以此方法形成新材料的设备。本发明专利技术的优点在于雾态气体相对于气态，组成元素及化合物选择范围广，适用温度与压力范围宽。由于雾态ＡＩ（ｍ）的存在，在密闭容器中，单位体积的雾态气体中Ａ的浓度，远远高于单位体积的气体中Ａ的浓度。在一些特定条件下物理化学反应更容易进行，能形成新的材料并有更高的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过气体放电形成新材料的方法，更具体地，本专利技术涉及雾态气体的制备及通过雾态气体放电形成新材料的方法和雾态气体产生设备及电源设备。
技术介绍
早在1835年Faraday就发现了低气压下气体放电现象、历经百余年，气体放电的应用极为广泛，已用于电光源、激光、金属材料及高分子材料改性、半导体、集成电路......。上述的气体放电都是单纯的气体放电，仅以材料工业为例如等离子渗氮采用氮、氢气体《张国庆等0Crl7Nil2Mo2奥氏体不锈钢低温等离子渗氮研究金属热处理.2008. 33(8) 138 141》。离子镀技术用的是氩气《张钧赵彦辉多弧离子鍍技术与应用北京冶金工业出版社2007》。等离子体织物改性用空气、氧、氮、含氟气体等《中国专利公开号CN1318664. A》。放电介质都是气体，而本专利技术与单一气体比较，雾态气体AI (m)由多种物质形态组成，单质和/或化合物选择范围更宽的雾态气体进行气体放电——雾态气体放电。应用此雾态气体放电来形成新材料。
技术实现思路
第一方面，本专利技术提供了一种雾态气体的产生方法。 第二方面，本专利技术提供了一种通过雾态气体放电形成新材料的方法。 另一方面，本专利技术提供了雾态气体产生设备及电源设备等，即通过雾态气体放电形成新材料的设备。 本专利技术的放电是在一定的温度、压力条件下，在含有微纳固体、液体的雾态气体中，以雾态气体放电形式，在自行设计的设备中形成新的材料。 第一方面，本专利技术提供了雾态气体产生的方法。该方法包括步骤 1)第一容器。容器或容器局部某特定区域的压力和温度是可设定的。 2)在第二容器中提供固态、液态的单质或/和化合物，所述第二容器位于第一容器之内或之外。 3)改变第二容器中的温度或/和压力，使位于第二容器中的固态、液态的单质或/和化合物进入第一容器产生雾态气体，该雾态气体弥散在第一容器或第一容器局部。 第二方面，本专利技术提供了一种通过雾态气体放电形成新材料的方法。该方法包括步骤 1)提供有待在其中形成新材料的装置或有待改性的材料，将其放入第一容器中， 2)通入预处理气体，并产生火花或弧光放电，随后转为辉光放电，利用辉光放电对所述装置或材料进行预处理； 3)加热或冷却在第一容器中的装置或有待改性的材料，达到并保持在-210°C 1400°C ; 4)按第一方面所述方法产生单质或/和化合物的雾态气体； 5)启动电源设备，在第一容器中的两电极间产生雾态气体放电，在第一容器的指定压力下如1. 3Pa 50Pa，在特定装置中形成新材科或对材料进行雾态气体放电改性。 在本专利技术的一个优选实施方案中，所述雾态气体放电不限于单一的雾态放电，而是多种雾态放电多次进行，如 A (m)放电+J (m)放电+D (m)放电+...... 其中A(m)、J(m)、D(m)分别表示不同的雾态气体。 在本专利技术的另一个优选实施方案中，可以使通常的气体放电、PVD、 CVD、溅射等与本专利技术的雾态气体放电方法交替进行。如普通气体放电等+J(m)放电等。 在本专利技术的又一个实施方案中，多种雾态放电与多种普通气体放电多次进行，如 A(m)放电+普通气体放电等+J(m)放电+D(m)放电+另 一种普通气体放电等 其中A (m) 、 J (m) 、 D (m)分别表示不同的雾态气体。 在本专利技术的一个实施方案中，所述待改性材料是单质、化合物，并且包括但不限于金属及其合金、陶瓷、玻璃、玻璃纤维、石墨、金刚石、碳纤维、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等聚合物；棉、麻、毛、丝、木材等天然纤维；粘胶纤维、蛋百质纤维等人造纤维；氨纶、涤纶、芳纶、尼龙等合成纤维；以及上述材料的镀层、涂层、渗层、复合层等。 用于实施本专利技术的雾态气体放电方法的设备主要包括下列部分 1)第一容器，该容器包含使容器或容器局部某特定区域达到指定压力的压力系统； 2)第二容器，该第二容器位于第一容器之内或之外并且装有单质或化合物，该第二容器包含使该第二容器达到指定压力的第二压力系统； 3) —个或多个加热或冷却装置，这些加热、冷却装置分别用于加热或冷却材料、单质或/和化合物、容器或局部区域的温度，以便使材料、单质或/和化合物、容器或局部区域达到指定温度； 4)在第一容器内的电极或阴极和阳极，有待产生新材料的装置或有待处理的材料放在两电极间或电极上；产生电流和电压的电源，并可以对电压电流进行调节，供给两电极以产生雾态气体放电。 在本专利技术的优选实施方案中，所述电源可以为直流、直流脉冲、交流、微波、射频、高频等电源。 在本专利技术的一个优选实施方案中，通常的PVD、 CVD、溅射、离子镀等可以在本专利技术的设备中进行。 在本专利技术的另一个优选实施方案中，雾态气体可以是不同时间多次得到两种或两种以上的单质和/或化合物组成的雾态气体，即可以是八11(!11)+八12(111)+八13(111)+...等组成，其中AIJm)、Al2(m)、Al3(m)等分别表示不同组成的雾态气体。附图说明 图1示出了用于实施本专利技术的雾态气体放电方法的设备的原理图。具体实施例方式本专利技术的雾态气体放电方法详述如下。 A)第一容器(1)中，设有电极或设有阴极和阳极。有特定装置(5)放在电极上或 电极之间，其内形成新材料、或被改性的材料C放在其中。有加热或冷却装置(6)，温度控制 由材料温度测量和控制系统(7)(以下简称材料温度系统)。可使材料C达到并保持在指定 温度。 B)固态、液态的单质或/和化合物A :装在第二容器(22)中，放在第一容器(1)内 部或外面。当两容器导通时，容器(22)出口处的压力与第一容器(1)相同。为了使A达到 并保持在指定温度，由加热或冷却装置(23)温度测量控制由化合物系统(24)(以下简称化 合物温度系统)承担；为了使第二容器保持在指定压力，有抽气装置(25)自控仪器及阀组 成的压力控制系统(26)(以下简称化合物压力系统)。 C)第一容器(1)中，有充气、压縮、抽气装置(11)自控仪器及阀组成的压力控制系 统(12)(以下简称容器压力系统)，使整个容器达到并保持在指定压力。 并有充气、压縮、抽气装置(ll')自控仪器及阀组成的压力控制系统(12')(以下 简称区域压力系统)，使容器某区域达到并保持在指定压力。 D)第一容器内或外，设置加热或冷却装置(8)，温度测量和控制由系统(9)(以下 简称容器温度系统)使容器达到并保持在指定温度； 并设置加热或冷却装置(8')，温度测量和控制由系统(9')(以下简称区域温度系 统)使某区域达到并保持在指定温度。 E)第一容器(1)有气体入口 (10);可供指定数量的气体由此进入，当单质或/和 化合物A放在低压容器外时，也可由此进入。 F)启动抽气装置(11)压力控制系统(12)，使密闭容器中成为负压。 当密闭容器达到中达到最低压力；启动充气系统(ll)，经过气体入口 (10)通入预处理气体。 G)第一容器(1)中，设置阴极(2)、阳极(3)，或两电极(2' ) (3');电极间有产生 电流、电压的电源(4)。电源是直流、直流脉冲、交流、微波、射频、高频等任一方式；电源系 统(4)供电并对电压、电流进行测量与控制。 H)启动材料温度系统(6) (7)使特定装置或被改性材料C达到并保持在某个一定 温度。 I)启动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生雾态气体的方法，该方法包括步骤：１）第一容器，容器或容器局部某特定区域的压力和温度是可设定的；２）在第二容器中提供固态、液态的单质或／和化合物，所述第二容器位于第一容器之内或之外；３）改变第二容器中的温度或／和压力，使位于第二容器中的固态、液态的单质或／和化合物进入第一容器产生雾态气体，该雾态气体弥散在第一容器或第一容器局部区域。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张弋飞，张昕辉，
申请(专利权)人：北京坚润表面材料研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]