[发明专利]月牙形及其变形陶瓷微颗粒、其制备方法、应用及制备装置

说明书

本发明公开了一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒、其制备方法、应用及制备装置，通过内相玻璃管向外相玻璃管中的外相流体中通入内相流体；在外相流体剪切作用下，内相流体在内相玻璃管出口处形成油包水的乳化液滴，液滴随液流流经两束紫外光交叉曝光区域；内相流体液滴经过曝光固化收集，然后经过清洗、干燥、交联陈化、烧结后，制得月牙形及其变形的陶瓷微颗粒。基于微流体芯片，并且利用油水两相制备的月牙形及其变形的微颗粒生坯具有形状精密可控、尺寸均一的特点，为其批量化稳定生产提供了基础。

技术领域

本发明涉及陶瓷微颗粒制备技术领域，尤其涉及月牙形及其变形的陶瓷微颗粒、其制备方法、应用及制备装置。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优越性能，被广泛应用于国防、冶金、机械、航天航空、生物医学等领域。陶瓷微颗粒不仅具有陶瓷材料的一般性能，还顺应了陶瓷构件使用生境小型化精密化的发展趋势。随着在研磨剂、核燃料元件、传感器、生物制药、微机电系统微组件等应用中的开发，陶瓷微颗粒越来越受到人们的重视。

传统制备球形陶瓷微颗粒的方法有搅拌乳化、喷雾干燥、流化床造粒、旋转剪切造粒、振动分散等，然而，这些传统方法制备出的陶瓷微颗粒尺寸单分散性较差，微颗粒形貌控制不够精确便捷。用于制备非球形陶瓷微颗粒的传统方法诸如凝胶注模、粉末微注射成型、微挤出成型等方法对模具依赖性大，微颗粒形貌和尺寸可调性差；还有的现有技术中采用微立体光刻成型方法制备氧化铝微管，该方法虽可用来制备三维形状的陶瓷颗粒，但层叠式的操作使得生产效率低。

微流体是一门在微电子、微制作、生物工程和纳米技术等基础上发展起来的交叉学科，利用微流体芯片中的微通道对微量液体或样品在微观尺度上进行操纵、处理与控制。微流体技术提供了一种连续、可调的方式制备球形和非球形的陶瓷微颗粒，并且制备出的微颗粒单分散性好，尺寸精确可调，产率较高。按照成型方式不同微流体成型分为液滴模板成型、流体光刻成型两种。液滴模板成型的方式主要用于球形陶瓷微颗粒的制备，限制了陶瓷微颗粒的进一步发展和应用。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明的目的是提供一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒、其制备方法、应用及制备装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的制备装置，包括内相玻璃管、外相玻璃管、第一紫外灯头和第二紫外灯头，其中，内相玻璃管嵌套在外相玻璃管的内部，内相玻璃管与外相玻璃管位于同一侧；

第一紫外灯头和第二紫外灯头放置于内相玻璃管出口的下游，第一紫外灯头和第二紫外灯头均朝向外相玻璃管放置，且两者交叉呈设定的夹角。

第二方面，本发明提供一种月牙形及其变形的陶瓷微颗粒的制备方法，包括如下步骤：

通过内相玻璃管向外相玻璃管中的外相流体中通入内相流体；

在外相流体剪切作用下，内相流体在内相玻璃管出口处形成油包水的乳化液滴，液滴随液流流经两束紫外光交叉曝光区域；

内相流体液滴经过曝光固化收集，然后经过清洗、干燥、交联陈化、烧结后，制得月牙形及其变形的陶瓷微颗粒。

第三方面，本发明提供所述制备方法制备得到的月牙形及其变形的陶瓷微颗粒。

第四方面，本发明提供所述月牙形及其变形的陶瓷微颗粒在微型机器人、微机电系统或生物技术领域中的应用。

与现有技术相比，本发明的以上一个或多个实施例的有益效果为：