[发明专利]用于制作纳米粒子和纳米粒子悬浮液的设备

说明书

一种经配置以通过使导电线的至少一线段爆裂而形成纳米粒子的线爆组合件。所述线爆组合件包含：线轴，其支撑所述导电线；容器，其限定线爆室；在所述线爆室中用于从所述线轴拉出所述导电线并且在所述导电线的线段上施加张力的构件；以及电源，其用于将电流提供到所述导电线的所述线段。所述电流经配置以使所述导电线的所述线段爆裂成纳米粒子。

技术领域

本公开大体上涉及纳米粒子，且更具体地说，涉及纳米粒子的形成。

背景技术

纳米粒子以多种形式存在，包含组装在微米粒子的表面上的纳米粒子和通过将纳米粒子涂布在中空微球体上而形成的纳米壳层。此外，纳米粒子可用于多种应用中，例如用于内燃机和排气系统的涂层中或用于激活大块金属部件的烧结。纳米粒子还可用于多种生物和医疗应用中。

可以多种方法产生纳米粒子，例如线爆(wire explosion)、干粉分离和激光烧蚀。线爆是一种相关技术方法，其包含通过导电线的电流的瞬时电容性放电，从而使线爆裂以形成纳米粒子。然而，在相关技术的线爆方法中，线在不可燃溶剂(例如水)中爆裂，所述不可燃溶剂在纳米粒子形成时基本上与纳米粒子反应。与溶剂反应的这种污染降低了通过此方法形成的纳米粒子的质量和有用性。类似地，相关技术飞秒激光烧蚀方法在溶剂中执行，这导致纳米粒子的污染。此外，相关技术过滤方法(例如使用空气分离器按大小过滤粒子)需要处置干粉，这存在安全风险和污染风险。

许多相关技术线爆方法还导致线爆操作之间的大量停工时间(即，工作循环中的大停工百分率)。例如，一些相关技术线爆方法包含有限数目的离散线段，这些线段以逐步方式连续地爆裂。此外，一些相关技术线爆方法使线的一端在爆裂操作期间不受约束。使线的一端在线爆期间不受约束可能导致可靠性问题。例如，由于例如线段的长度的变化和/或在线爆操作期间施加到线段的张力的变化，纳米粒子大小可能在不同线爆操作之间改变。

发明内容

本公开是针对经配置以通过使导电线的至少一段爆裂来形成纳米粒子的线爆组合件的各种实施例。在一个实施例中，所述线爆组合件包含：线轴，其支撑所述导电线；容器，其限定线爆室；在所述线爆室中用于从所述线轴拉出所述导电线且在所述导电线的线段上施加张力的构件；以及电源，其用于将电流提供到所述导电线的所述线段。所述电流经配置以使所述导电线的所述线段爆裂成纳米粒子。用于拉动且施加张力在所述导电线的所述线段上的所述构件可包含可旋转地容纳于所述线爆室中的线夹持组合件。所述线夹持组合件可包含：缠绕与张紧部件；至少第一夹具组合件和第二夹具组合件，其联接到所述缠绕与张紧部件；以及线引导件，其在所述至少第一夹具组合件与第二夹具组合件之间联接到所述缠绕与张紧部件。所述至少第一夹具组合件和第二夹具组合件各自经配置以在夹持位置与脱离位置之间移动。所述线夹持组合件的旋转经配置以将所述导电线的所述线段拉动到所述线爆室中且将所述导电线的所述线段缠绕在缠绕与张紧部件的至少一部分上以将张力施加到所述导电线的所述线段。在所述至少第一夹具组合件和第二夹具组合件处于所述夹持位置时，所述导电线的所述线段在所述线引导件与所述至少第一夹具组合件和第二夹具组合件中的一个之间延伸。所述线爆组合件还可包含：第一电线，其联接到所述第一夹具组合件；第二电线，其联接到所述第二夹具组合件；以及第三电线，其联接到所述线引导件。所述电源联接到所述第一电线和所述第二电线，且所述电源经配置以交替地经由所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件将所述电流提供到所述导电线的所述线段以使所述导电线的所述线段爆裂成所述纳米粒子。所述第一电线和所述第二电线可各自具有第一极性，且所述第三电线可具有与所述第一极性相反的第二极性。所述线爆组合件还可包含联接到所述线夹持组合件的电机，所述电机经配置以使所述线夹持组合件在所述线爆室中旋转。所述容器可包含具有至少一个凸起部的内向凸轮表面，且所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件可各自包含接合所述凸轮表面的滚筒。所述滚筒与所述容器的所述凸轮表面上的所述至少一个凸起部之间的接合经配置以使所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件交替地移动到所述脱离位置。所述线爆组合件可包含限定于所述容器中的入口开口和容纳于所述线爆室中的馈线引导件。所述入口开口经配置以收纳延伸到所述线爆室中的所述导电线。所述馈线引导件经配置以使所述导电线与所述线夹持组合件对准。所述内向凸轮表面上的所述至少一个凸起部可定位在所述入口开口和所述馈线引导件附近。在所述线夹持组合件的旋转期间，所述第一夹持组合件和所述第二夹持组合件可在到达所述入口开口之前接合所述至少一个凸起部。所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件中的每一个还可包含弹性部件，所述弹性部件经配置以将所述第一夹具组合件和所述第二夹具组合件偏置到所述夹持位置。所述线爆组合件可包含：第一线引导件和第二线引导件，其联接到所述缠绕与张紧部件且位于所述第一夹具组合件与所述第二夹具组合件之间。所述缠绕与张紧部件可包含非导电材料。