技术领域
[0001] 本
发明涉及一种高速离心式纳米粒子制备法，结合光电和物理制备技术，几乎可以对任何固体物如金属或其化合物进行纳米粒子的制备。
背景技术
[0002]
纳米技术是当今世界上制造业界中的热
门，各国政府和科技及产业界已在此领域投入了大量的人
力财力去研发，在纳米应用领域可以说是颇有成效，但在纳米粒子的制备方面却是相对非常落后和低效的，成本是高昂的，由此导致纳米粒子大部分只能非常微量的运用在高尖端的产品领域，或者处于实验室样品状态，并且基本上都是用于产品的
表面处理技术或添加剂，比如高速
钻头，导电玻璃等，但即使是表面处理，仍能使原有产品整体性能倍数式提升，由此可见纳米技术的光明前途，钱学森先生在1991年所提出的纳米技术将在现今的21世纪引发又一次产业革命的预见，现在看来已有些苗头。 [0003] 世界学术和产业界经过多年的艰难摸索已经开发出多种物理和化学制备纳米粒子的方法，比如化学制备法中熔胶-凝胶法、化学沉淀法、化学还原法、
电解法等，物理制备法中有
蒸发冷凝法、激光聚焦法、机械球磨、
离子注入等，物理化学合成制备法中有
喷雾法、CVD法(热、光、电、
等离子体等)、γ-射线辐照等，以上所述各种纳米粒子制作法各有其优缺点，但都只能微量地制造纳米粉粒，与巨大的市场需求相比，只能算是沧海一粟，本发明在甄取综合优化部分现有的物理化学方法
基础上再加上独有的高速离心制取技术，粉粒制取效率 与原法相比呈指数式增长，为纳米粉粒的大批量工厂化生产提供了一条真正高效的途径。
发明内容
[0004] 本发明是以固体物质为原材料的纳米粉粒制作技术，在激光蒸发、
电子束蒸发、高频感应、
电弧放电加热、粉粒冷凝等已经较为成熟的纳米制备技术基础上，结合本发明所独创的精密光
电机械结构实现高速
离心力，以激光辐照为例，其工作原理为，激光密集高能打在柱状固体上，表面受照处的
原子或分子团粒因瞬间高温而出现类似即将熔融的异常活跃状态，与其它原子或分子团的
电能吸引力键变得相当薄弱易断，而在此时圆柱状固体原料本身已随着机构在作高速的旋转，所以此时固体原料表面活跃的接近熔融态的原子或分子团粒受到足够大的离心力，在其被蒸发之前，势必就会与其它不活跃和活跃的原子分子团瞬间断离，被迅速抛离原固体物打向环形周边的制冷壁后落入粉粒槽，被速冷同时从活跃态变为化学性质相对较为稳定的纳米粉粒，腔内置有自动收集装置将粉粒收集在一密封瓶中，以上一切工作都在
真空环腔内进行，所以不会有杂质及化学污染的
风险，以上动作可连续进行，直至柱状固体原料全部被激光逐渐蚕蚀完为止，然后换料进行下一个工作循环，除以上所述的半自动化生产外，运用
机电一体化技术还可以实现全自动持续生产。
附图说明
[0005] 图1是一款离心式纳米粉粒机的整体外观简图，以高速离心制取技术为核心还可以制作其它外形和结构的机器，并非只限于这一款。
[0006] 图2是该款机器的剖视简图。
具体实施方式
[0007] 固体物质在受高温高能辐照时有熔点和沸点先后顺序，也就是先成液态后变成气态，这是公理，现今的纳米制造业界都习惯称激光或电磁蒸发，是因为激光或电磁能相比一般的
热能实在是太密集太强势，
气化太快，肉眼根本看不到
液化状态，这种高强能照在固体物上，表面分子原子群瞬间熔融然后气化，熔融态时间相当短暂，而且熔融厚度相当微量，也就是通常所说纳米尺寸，本发明的关键技术点就是要把握和适当延长这短暂的熔融液态时间段，在其气化前瞬间用高速离心力将这种纳米尺寸的液态物瞬间甩离原料棒，此离心原理与
洗衣机的甩干衣物
水份原理是一样的简单有效。
[0008] 图一所示离心式纳米粉粒机整体为可密封并可保证内部高真空度的结构，此款机型安装时要求有较高的安装水平工作面，1为
外壳主体层，整体主要由
钢板
焊接而成，内部有
内衬隔热、防
辐射层和高耐温耐冻密封材料。
[0009] 2是密封盖，主体由厚钢板制作，内部附有高耐温耐冻
密封圈，比如
硅胶，外部周边如有必要可加装夹形或
螺栓扣位，此款机型的密封盖装有一合页，在非真空态开启时须两人同时握提手16往上提即可，合上时同样须两人合上，然后扣好扣位即可。 [0010] 3是纳米粉取出口合叶门，钢板制成内衬密封层，关闭时可保证整个机器腔体内真空度。
[0011] 图二中，4是粉粒收集盒，
薄钢板制成，也可用塑胶，其上部入口处有一
弹簧门密封装置，空置时弹簧门自动关闭，将其置于取出口 然后将合叶门3关上，合叶门3内置的触头将粉盒顶开，纳米粉粒可从盒顶门隙中漏入，制粉粒工作完成将合叶门3打开，弹簧门自动关闭。
[0012] 5是制冷装置，因为用该离心法制取的纳米粉粒是从熔点瞬时分离，其
温度即是原料的熔点温度，其活跃度并不高，所以其制冷要求也不要求象传统的蒸发冷凝法那样的高标准，一般来说原料柱11周围的制冷环形壁17上的温度能维持零下5℃即可。 [0013] 6是粉粒收集片，其内部环形结构上有一内
齿轮，与驱动
马达18的轴齿咬合，并由该马达以大约2r/m的速度驱动，刮片在粉粒槽7内作周期转动同时推动粉粒流向粉粒收集处的漏口。
[0014] 8是高速马达及其变速机构，9是马达罩，防粉尘作用，10是原料柱11的托架，内置夹紧机构确保在高速旋转时柱体不松脱。
[0015] 原料柱11可以是任意纳米制备固体对象材料，比如金属或
金属化合物，如果原料柱体本身强度不能支持高速旋转，可以在柱中心预埋一根加强钢柱，通过机器电气时间控制，在原料柱11即将被剥蚀至钢柱时自动停止工作。
[0016] 12为辐照能电气控制室，内置激光发生器(或高频电磁发生器、或电子线射线管)、光束扫描器13(或电子线
磁场变向器)、红外观测仪等电子器件。
[0017] 14是真空抽气
阀，工作时通过外置高压气
泵将腔内空气经由气管15抽出，本设备-3腔内真空度要求至少4X10 Pa。
[0018] 17是制冷环形壁，以钢板为基材，内表面
覆盖一层具有完全的
导电性和抗
磁性的高温纳米超导涂层，并要求达到镜面效果的高光洁度， 由此可使由柱体抛离而来纳米粒子迅速导除过余电子并迅速
致冷，不易
吸附于壁上。
[0019] 19是电源线和其它控制线集成线缆。
[0020] 该设备具体操作流程简述如下：
[0021] 准备好标准规格的原料柱11，打开密封盖2，将原料柱11置于托架10内
锁紧，然后将密封盖2盖好扣紧，以上步骤如果物料较重可以借助吊机，将粉粒收集盒4放好并关上合叶门3扣紧，通电，先通过外置控制面板和监控器观察腔内状况，真空抽气开启并完成，然后正式启动机器开始工作，辐照源启动，辐照扫描器将原来单一直线射出的光线或电子线变成一与柱体中
心轴平行的有固定
角度的扇形平面打在原料固体上，粉粒收集片6自动以2r/m的慢速将剥蚀并冷却的粉粒扫至粉粒收集盒4，设备工作过程中也可以通过监控终端观腔内粉粒制备状况、有无异常等，直至原料柱11被剥蚀完毕，机器报警并自动停机，经理论上的初步估算，如果转速每分钟6万转左右，要将32公斤重圆径10cm高度50cm的
铜柱变成5～10nm的粉粒大概须花费5小时，而后将电源关闭，将真空抽气阀14打开放入空气，打开合叶门3，取出粉粒收集盒4并妥善
封存，然后将密封盖2打开，将托架10内的残料柄取出，放入新原料进入下一个工作循环。
[0022] 以上只是设备操作流程的简要描述，实际会更复杂些，比如纳米粒径的控制就是个比较关键和复杂的环节，必须要将马达转速和辐照功率结合在一起调节控制，甚至要通过反复的实际操作调试才能得出真实有用的经验数据。
