[实用新型]一种快速获得纳米材料的电场喷射枪

说明书

技术领域

本实用新型属于纳米材料制备及环境功能材料应用领域，涉及一种快速获得纳米材料的电场喷射枪装置。 

背景技术

所谓纳米材料是指当材料在其若干维度方向上的尺度在1～100nm范围内，或者含有此类尺度大小结构的材料。当材料的尺度介于微观原子与宏观材料之间时，材料的电子结构将遵循量子力学原理，导致材料的物理和化学性质强烈地依赖于粒子的尺寸，粒子间的相互作用，粒子的形貌等因素。比如，当粒子的尺寸接近金属价电子的de Broglie波长时，纳米材料的量子尺寸效应就会变得相当显著。由于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配位数不足使颗粒的表面能及表面张力也随之增加，从而引起粒子性质的变化。在纳米材料中，由于特殊的能级结构，使得纳米材料表现出量子尺寸效应、量子隧道效应、库仑阻塞效应、表面效应、干涉效应和非线性光学效应等独特的物理化学性质，并且具有极高的表面活性。因此，纳米材料在材料加工、催化、光、电、磁学、机械能、储氢等方面都获得了广泛的应用。 

将纳米材料涂覆于物体表面即可制得纳米材料涂层。纳米涂层的实施材料既可以是纳米级的粉末颗粒，也可以是纳米纤维、珠泡等新型结构。目前，纳米涂层已经在诸多领域获得了广泛应用：比如将纳米颗粒加入到表面涂层中，可以达到减小摩擦系数的效果，形成自润滑材料；在传统涂层中引入纳米材料，可显著地提高材料的耐高温、抗氧化性；纳米涂层还可以提高基体的腐蚀防护能力，达到表面修饰、装饰的目的；经过纳米复合的涂层，还可能具有优异的电磁性能，能用于电磁波隐身等。目前，纳米涂层的制造方法主要包括气相沉积、常温喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂、电镀、化学镀等多种方法，但大多对实施对象的大小和性质具有严格要求，无法实现喷涂操作的通用化。且喷涂设备大多需要较大规模的电力系统或辅助系统支持，难以实现原位和现场操作。为解决以上问题，相关研究工作者对纳米喷涂设备进行了改进。如中国专利(CN200610017134.X)公开了一种制备聚合物微、纳米粒子的静电喷雾制备方法，但该方法需借助大型供电设备，无法实现原位现场喷涂，且制备纳米颗粒的种类有较严格的限制，只能制备高分子材料的纳米颗粒。中国专利(CN201210229010.3)公开了一种便携式手持静电纺丝装置，采用方形电池为高压直流逆变器提供电源，克服了现有设备无法现场携带的缺陷，但该设备结构较为简单，对高压电场的保护不足，且只能制备纳米纤维，而无法获得纳米颗粒、珠泡等结构。中国专利(CN201110255225)公开了一种旋转回盘感应起电式静电纺丝装置，该装置虽然摆脱了外加电源的限制，但装置的便携性、实 用性方面仍存在许多不足，仅可作为一种演示装置。 

发明内容

针对纳米涂层或膜材料制备成本高、产率低、分布不均匀的缺陷，本实用新型提供了一种快速获得纳米材料的电场喷射设备及相关的应用方法。 

本实用新型是通过采用以下的技术方案来实现上述目的的：(1)为了实现上述目的，该装置主要由密封帽1、自锁拉壳2、多管储液推进器3，推进器滑道4、微型高压包5、高压包固定仓6、握把7、触点开关8、电池仓9及连接线10等构成。盛放纳米材料前驱液的多管储液推进器3放置于推进器滑道4上，并将多管储液推进器3尾部与高压包固定仓6紧密接触，自锁拉壳2经推进器滑道4固定并与多管储液推进器3锁紧，自锁拉壳2下部设置扳机可控制拉壳沿滑道滑动，微型高压包5放置于电池仓9内，其正极经连接线10与多管储液推进器3连接。通过触点开关8控制电池仓9内的23A碱性电池输出12V电压并驱动微型高压包5产生5000V高压，激发纳米材料前驱液经多管储液推进器喷射出纳米粒子或纤维，并涂覆在与微型高压包5负极相连的导电面上。本实用新型的装置可直接使用于金属、水溶液、导电橡胶等导体表面，对于绝缘体如墙面、塑料、陶瓷等，需事先对其进行浸润以使其表面保持导电状态。将纳米材料前驱液灌注于多管喷射推进器3中，并放置于推进器滑道4以自锁拉壳2锁紧，连接推进器用手持握把，将装置置于距离待喷涂对象10～20厘米处，用拇指启动触点开关8，并以食指拉动自锁拉壳2下部的扳机，推动多管储液推进器3中的纳米材料前驱液缓缓流出，从多管储液推进器3的喷嘴处喷出纳米材料涂覆于立面表面，待喷射完毕后，将扳机松开，触点开关关闭，压力消失，纳米前驱液停止流出，喷涂工作结束。