将纳米颗粒充电的设备和方法技术

本发明专利技术涉及将纳米颗粒（30）充电的设备和方法。本发明专利技术包括将一种或多种液体原料雾化成微滴（3），在雾化期间或之后将微滴（3）充电，以及将微滴（3）中的一种或多种液体材料气化以便从液体微滴（3）产生纳米颗粒（30），使得微滴（3）的电荷转移到纳米颗粒（30）中，从而产生带电的纳米颗粒（30）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将纳米颗粒充电的设备，且特别涉及根据权利要求I前序部分所述的设备。本专利技术还涉及将纳米颗粒充电的方法，且特别涉及根据权利要求12前序部分所述的方法。
技术介绍
纳米颗粒(nanoparticles),即具有I至1000纳米尺寸的颗粒，已被发现在エ业中具有许多重要的应用，例如在玻璃エ业中用以产生催化表面、自清洁及抗菌的产品、玻璃染色、以及光学元件如光纤的制造，等等。能够产生纳米颗粒对于这些应用的可行使用是重要因素。纳米颗粒需要具有相对狭窄的尺寸分布(单分散性)、抗聚集(ant i-agglomeration)、以及均质性(homogeneity)。纳米颗粒的生产应易于从实验室规模生产转变到エ业规 模生产。在エ业规模中，常常通过气相エ艺(vapour phase processes)来产生纳米颗粒。气相エ艺，也称为气溶胶反应器エ艺(aerosol reactorprocesses),包括火焰反应器、热壁反应器、等离子体反应器、气体冷凝方法、激光烧蚀、以及喷雾热解(spray pyrolysis)等。当纳米颗粒用于エ业应用时，现有技术的问题在于难以控制エ业中所使用的纳米颗粒。例如，将纳米颗粒沉积在基底上，用以在基底上提供涂层或者调整基底的表面特性。由于纳米颗粒的尺寸小，因此难以将它们均匀地沉积。因此产生纳米颗粒的非均匀通量(flux)。非均匀通量是由于难以控制和引导所产生的纳米颗粒。此外，现有技术的缺点是材料效率(material efficiency)相当低、并且难以在必要时控制和调节沉积。所述问题的一种解决方案是使纳米颗粒充电并且利用电カ来控制及沉积带电的纳米颗粒。然而，对纳米颗粒充电非常困难，并且其不能以エ业规模使用任何已知的现有技术来实现。纳米颗粒的小尺寸使得纳米颗粒的充电无效。专利技术概述本专利技术的目的是提供将纳米颗粒充电的设备以及将纳米颗粒充电的方法，以便克服上述的问题。通过根据权利要求I的特征部分的用于将纳米颗粒充电的设备实现了本专利技术的目的。通过根据权利要求12的特征部分的用于将纳米颗粒充电的方法进ー步实现了本专利技术的目的。从属权利要求中公开了本专利技术的优选实施方案。本专利技术是基于以间接方式将纳米颗粒充电的思想。根据本专利技术，首先，利用ー个或多个雾化器将ー种或多种液体原料气化成微滴。在雾化期间或之后，将所产生的微滴进一步充电，并将带电的微滴引导至蒸发腔室，在该蒸发腔室中通过从微滴气化液体材料来从液体微滴产生纳米颗粒。所述纳米颗粒可被进ー步沉积于基底上。根据本专利技术，在将液体微滴引导至蒸发腔室之前并且在将微滴的液体材料气化之前，于雾化期间或之后将液体微滴充电。当微滴的液体材料气化时，微滴的电荷转移到微滴中存在的纳米颗粒，或者在微滴的液体材料气化期间形成微滴的电荷。因此，当微滴的电荷转移到纳米颗粒中时，便产生带电的纳米颗粒。可利用一个或多个电场将带电的纳米颗粒引导或沉积在基底上。本专利技术的优点在于，当纳米颗粒的液体材料气化时，随著液体微滴的电荷转移到纳米颗粒，将微滴充电还使得所产生的纳米颗粒也被充电。根据本专利技术使用间接方式将纳米颗粒充电，这提供了一种用以将纳米颗粒充电的有效且エ业上适用的方案。此外，由于带电的纳米颗粒的互斥电力，纳米颗粒的电荷使得纳米颗粒的通量更加均匀。换而言之，带电的纳米颗粒因为电荷而彼此互斥，使得纳米颗粒的通量或分布变得更加均匀。纳米颗粒的电荷还使得能够利用一个或多个电场有效地控制或引导纳米颗粒。因此，可利用电场来控制和引导带电纳米颗粒，使得可将带电纳米颗粒有效地沉积在基底上。附图简述接下来将通过优选实施方案參照附图更详细地描述本专利技术，其中图IA示意显示了用以产生纳米颗粒的器件；图IB示意显示了用以产生带电的纳米颗粒并将带电的纳米颗粒沉积于基底上的 本专利技术ー个实施方案；和图IC及图ID显示了用于产生带电的纳米颗粒的替代性方法。专利技术详述图IA示出用以产生纳米颗粒30的器件10。器件10包括用于在腔室5中将ー种或多种液体原料雾化成微滴31的雾化器(atomizer) 11。优选利用双流体(two-fluid)雾化器11来将液体原料雾化，其中，将ー种或多种雾化气体提供至双流体雾化器11，用以将液体原料雾化成微滴31。将所形成的微滴31进ー步引导至借助燃料气体及氧化性气体所产生的火焰12。优选利用双流体雾化器11提供火焰12，通过由雾化器11提供燃料气体及氧化性气体，由此使微滴31与火焰12在同一器件之中形成。燃料气体和/或氧化性气体还可作为雾化气体用以形成微滴31，或者它们可独立于雾化气体而被提供。微滴31以液体形式进入火焰12，并且在火焰12中液体原料被转变成纳米颗粒30，所述纳米颗粒的组成可不同于液体原料的组成。通过以已知方式成核来形成纳米颗粒30。产生纳米颗粒30的上述方式是现有技木。因此，应当注意的是，也可以用ー些其他已知方式来产生纳米颗粒30。用来产生纳米颗粒30的器件10优选产生纳米颗粒30及水蒸汽。将纳米颗粒30和水蒸汽进一歩凝结成为包含纳米颗粒30的液体原料。也可以用ー些其他方式将所形成的纳米颗粒30混入液体材料中，用以提供具有纳米颗粒30的液体原料。然而，应注意的是，可以用任何其他已知方法来提供包含纳米颗粒30的液体原料。包含纳米颗粒30的这种液体原料可为包含ー种或多种液体材料和固体纳米颗粒30的任何胶体溶液(colloidalsolution)或分散体idispersion)。图IB示出了用于将纳米颗粒30充电、或者产生带电的纳米颗粒30并将带电的纳米颗粒30沉积于基底15上的设备。首先，在双流体雾化器2中将包含纳米颗粒30的ー种或多种液体原料雾化成微滴3。也可使用其他类型的雾化器。所述液体原料优选被雾化成直径为10 μ m或更小、更优选为3 μ m或更小的微滴3。在雾化期间或之后，将形成的微滴3充电。图IB示出了在雾化腔室4中将形成的微滴3充电的方案，通过利用喷吹充电器(blowcharger) 60将带电气体供应至雾化腔室中。带电的气体将微滴3充电。也可以用任何其他已知方式将微滴3充电。例如，雾化器2可为双流体雾化器，并且其可包含充电装置(未示出)，诸如电晕电极(corona electrode),其被配置成将双流体雾化器2中所使用的至少一部分气体充电，用以将微滴3充电。作为替代，充电装置包括ー个或多个电晕电极，用以在雾化之后将微滴3充电。电晕电极可被提供至雾化腔室4。将带电微滴3进ー步引导至蒸发腔室6，用以产生带电的纳米颗粒30。配置蒸发腔室6以便使ー种或多种液体材料从带电微滴3气化，用以从微滴3中的固体纳米颗粒30产生带电的纳米颗粒30。在带电微滴3的液体材料气化期间，微滴3的电荷转移到微滴3中存在的纳米颗粒30中，从而形成带电的纳米颗粒30。纳米颗粒30不包含任何液体材料,或者，与纳米颗粒30中的固体材料的质量相比，纳米颗粒30中的液体材料的量或质量较小。蒸发腔室6可包括ー个或多个热区，用以使微滴3中ー种或多种液体材料的气化增强。可通过气体或者利用加热装置来提供热区，例如热辐射器(heat radiator)、电阻器(electric resistor),或用以提供热区的ー些其他方式。热区的高温会增强并加速液体材料从微滴3的蒸发。如图IC及ID本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M·拉加拉，K·占卡，S·考皮南，
申请(专利权)人：BENEQ有限公司，
类型：
国别省市：