[发明专利]一种用于制备纳米层状复合材料的模具及方法

权利要求书

1.一种用于制备纳米层状复合材料的模具，包括主体部分，其特征是：主体部分由隔热套（19）、控温套（7）、密封盖（8）和内套组成，最外部是顶部开口的圆筒状的隔热套（19），内部紧密嵌有顶部开口的圆筒状的控温套（7），控温套（7）的上表面高出隔热套（19），控温套（7）内部紧密嵌有顶部开口的圆筒状的内套，内套的顶部开口处密封连接密封盖（8），密封盖（8）控温套（7）经螺纹连接，控温套（7）在嵌有内套的内壁处设有螺旋凹槽（7-1），控温套（7）的上段侧壁上开有进口（12）、下段侧壁上开有出口（20），进口（12）与螺旋凹槽（7-1）的上端相接，出口（20）与螺旋凹槽（7-1）的下端相接；密封盖（8）的底部设有与内套的内腔相通的进料孔（14）和抽气孔（15），且嵌有温度传感器（13），进料孔（14）处通过管道连接第一电动阀（2）；控温套（7）的进口（12）处通过管道依次连接单向变量液压泵（11）和液氮箱（24），液氮箱（24）连接控温套（7）的进口（12）；控温套（7）还连接供热装置（6）；密封盖（8）上的抽气孔（15）连接冷凝桶（21）的顶部，管道上装有压力表（3）、第二电动阀（4）和真空泵（5），冷凝桶（21）的外壁上缠绕有铜管（9），铜管（9）与制冷装置（10）相接；所述的第一电动阀（2）、温度传感器（13）、单向变量液压泵（11）、供热装置（6）、第二电动阀（4）和真空泵（5）、制冷装置（10）均连接PC机（1）。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备纳米层状复合材料的模具，其特征是：所述的内套由左瓣套（18）和右瓣套（17）密封相接组成，相接的分界面与内套的中心轴的夹角为锐角。

3.根据权利要求2所述的一种用于制备纳米层状复合材料的模具，其特征是：左瓣套（18）的分界面上设有V型槽，V型槽中放置密封条（18-1）。

4.根据权利要求1所述的一种用于制备纳米层状复合材料的模具，其特征是： 密封盖（8）上的进料孔（14）处通过管道连接用于手动消除主体部分的内外压力差的第二手动阀（25）。

5.根据权利要求1所述的一种用于制备纳米层状复合材料的模具，其特征是：冷凝桶（21）的底部经管道连接废液箱（23），冷凝桶（21）和废液箱（23）之间的管道上装有第一手动阀（22）。

6.一种采用权利要求1所述的模具制备纳米层状复合材料的方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一：将纳米粉末溶液经第一电动阀（2）、进料孔（14）流入内套中，关闭第一电动阀（2）；

步骤二：PC机（1）控制单向变量液压泵（11）开启，液氮箱（24）中的液氮经进口（12）、螺旋槽（7-1）流至出口（20），再流回液氮箱（24）中；内套内的纳米粉末溶液冻结，得到第一层纳米溶液冻体；

步骤三：重复上述步骤一和步骤二，将多种纳米粉末溶液分次经第一电动阀（2）、进料孔（14）流入内套中，得到层状堆叠的多层纳米溶液冻体；

步骤四：PC机（1）控制第二电动阀（4）和真空泵（5）同时开启，对内套的内腔抽真空，待压力表（3）检测到压力信号降至设定的真空压力后关闭第二电动阀（4）和真空泵（5），PC机（1）控制供热装置（6）和单向变量液压泵（11）协同工作，使内套中的多层纳米溶液冻体的温度上升至冰点温度，内套中多层纳米溶液冻体升华，升华的气体经抽气孔（15）进入冷凝桶（21）中，待溶液冻体完全升华后关闭控制供热装置（6）和单向变量液压泵（11）；

步骤五：PC机（1）控制制冷装置（10）开启，将涌入冷凝桶（21）的已升华气体冷凝成液体；取出内套中的块状体，将块状体烧结即得。