由蒸汽爆发形成的纳米物质的制造方法及其装置、以及纳米原料的制造方法制造方法及图纸

一种纳米物质的制造方法，其特征在于，把作为碳源的物质与液体混合作为原料，在压力容器内将所述原料加热到接近沸点使其达到平衡状态，对所平衡状态加以搅乱以因起蒸汽爆发，使纳米物质附着在所述压力容器的内壁。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由蒸汽爆发形成的纳米物质的制造方法及其装置、以及纳米原料的制造方法
本专利技术涉及可以利用蒸汽爆发容易、高效且价廉地制造纳米物质的纳米物质的制造方法及装置，以及其原料的制造方法。
技术介绍
以往，作为制造富勒烯(C60)(フラ-レン)和碳纳米等纳米物质的方法，众知的有三种，即激光蒸发法、电弧放电法及CVD(化学气相成长)法。所述激光蒸发法是指，使用二氧化碳气激光器或准分子激光器，通过使激光束照射到在电炉中被加热到1200℃的石墨进行蒸发后，在炉内壁上制造富勒烯(C60)等的方法。如果其中没有催化剂金属就能得到富勒烯(C60)或纳米管，当其中存在催化剂金属时就能得到内包金属富勒烯(C60)等。所述电弧放电法是指，通过在石墨制的电极间产生电弧放电，使碳原子从所述电极中蒸发。同样，根据有无催化剂金属，附着在炉内壁上生成富勒烯(C60)或纳米管或内包金属富勒烯(C60)等。所述CVD法是指，把催化剂金属的微粒子混入在碳氢气体(烃气体)中后，将其导入到600℃～1000℃的电炉中，通过碳原子的集结来得到纳米管。相关的技术信息公开在另册日经自然科学138号22～27页(日本经济新闻社2002年10月9日发行)中。所述制造方法，都只能在实验室的水平制造，还谈不上是有效的制造方法。即使现在被认为是生产率最高的CVD法，由于必须有为除去催化剂金属的工序，因而不能说制造效率很高。另外，原料也受到大量的限制，所制造成的纳米管的质量也存在问题。另外，以往所采用的实用性制造方法是，把惰性气体充填在容器中，使用电极来产生高压、高温，以便原材料进行分解、纳米化的这种惰性气体激-->光方式。也有其他的提案，即，使用YAG激光的方式、或照射短波长光线的准分子激光方式。但是问题在于，使用任何大规模的装置也只能少量地生产。另外还有一个问题，由于原料是用激光形成高温后而蒸发的，所以飞散的部分较多、且捕获率也低。另外一个问题是，碳的机械粉碎虽使用碾磨机，但需耗费时间，而且微粉末的收集也困难。即，以往的制造方法，存在生产率低的问题。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能以简易的设备、安全有效地生产高品质的纳米物质纳米物质的制造方法及装置。本专利技术者围绕着本专利技术，从各种现象中得到了构思。例如，在除去钢构造物变形时要向该物体上浇冷却水。这时，本专利技术者观察到，所述冷却水在钢材表面上会产生小的水蒸汽爆发，而且，钢的轧制氧化皮与翻开的水花一起进行飞散。另外还发现，这时的环境温度也没有不太高。专利技术者从该现象中联想到，不是可以利用这样的水蒸汽爆发以从物质得到极其微细的粉末？另外，关于捕获乃至收集纳米物质的方法也得到以下的构思。在洗浴时观察了浴室内热水气笼罩的情景后，于是联想到：不是可以利用构成所述热水气的无数极其微细的水滴来捕获乃至收集纳米物质？即，本专利技术者想到的一种技术是，在被密封的空间内产生水蒸汽爆发，粉末粉碎形成微粉，之后连续地通过充满所述空间的热水幕，从而将微粉有效地捕获。以下，关于产生水蒸汽爆发的方法得到以下的构思，一般情况下，当使混合物产生温度或压力变化时，往往产生化学变化。例如，废轮胎是由200个以上的大量物质构成的混合物。把这样的废轮胎做成粉末并在其加入水，当从外部进行加热时发现，其废轮胎粉末上会产生化学变化，利用其反应热来产生水蒸汽。由此推测到，在密封了的容器中产生这种现象，在温度100～200℃、数个大气压左右的比较温和环境中不是也能生成纳米物质？因此，本专利技术者使用市场销售的压力锅进行了实验。首先，把一杯废轮胎粉末和水一点点放入所述压力锅中，并从外部加热。在水产生沸腾、内部-->水分量变少时，一旦松弛所述压力锅盖，就会随着“嘭”的一声其内部产生爆发。经这样数次反复后打开所述压力锅盖来观察内部时，发现在其内壁附着了闪闪发亮的微粒子群。所述微粒子群委托给爱媛县工业技术中心进行研究后被特定为纳米物质。而且，本专利技术者反复进行了实验。把开有多个孔的中盖安装在所述压力锅上进行同样的实验时，发现在所述中盖的两面上也附着了纳米物质，从而提高了回收率。另外还发现，随着附着场所的不同，即所述压力锅的上盖的下表面，所述中盖的上面、下面，以及所述压力锅本体的内面，其附着的纳米物质种类是不同的。根据以上的事实，构成本专利技术基础的原理可表述如下。把包含在原料中的液体加热到饱和状态。这时，原料表面处于被热水幕覆盖的状态，通过在所述饱和状态下加以搅乱以打破其平衡，从而能诱发水蒸汽爆发。所述原料在所述爆发中被暴露而变成微粉并随着蒸汽蒸散。而且在正在飞散的热水幕中，所述微粉连锁地爆发而形成更小的超微粉，最终成为反应性高的碳集团。此处，碳集团一词的意思是，包括由可形成生成纳米物质的反应的碳及碳化合物构成的原子、分子以及把几个原子、分子集合的粒子。随着水蒸汽爆发，所述热水幕虽扩散开，但随后会再回到饱和状态进行凝集。因此，所述碳集团也不是以单体状地连续扩散，一边被所述热水幕捕获，一边被其核再次确实捕获。所述热水幕，从爆发起点来观察由于均匀地进行扩散，因此，所述碳集团中重量大的物质在离所述起点近的地方被集结，而重量小的物质在离所述起点远的地方被集结。因此，根据距离的不同蓄积了不同种类的纳米物质。根据这点，本专利技术制造方法的特征是，在制造后没有必要进行分类。根据本专利技术的第一方案，纳米物质的制造方法是，把作为碳源的物质与液体混合作为原料，把所述原料在压力容器内加热到临近沸点后使其形成平衡状态，之后对所述平衡状态加以搅乱以引起蒸汽爆发，使纳米物质附着在所述压力容器的内壁上。优选方案是，加热了的所述原料上喷射液体，或者降低加热了的所述原料压力，或者从膨胀阀到所述容器内对过热状态的原料进行开放。根据本专利技术的第二方案，纳米物质的制造装置具有：压力容器，用于把-->配置在所述压力容器内的原料进行加热的加热装置，用于对所述原料喷射液体的喷射装置，配置在所述压力容器内的捕获装置，用于调整所述压力容器内的压力的压力调整装置和控制所述喷射装置的控制装置。优选方案是，所述压力容器是压力锅，所述加热装置的构成是可以把在所述压力锅中收容的原料的部分或所述压力锅整体进行加热。更优选的方案是，所述压力锅底做成可以收容原料的结构；所述捕获装置设置成，在其上方可把所述压力锅隔断成上下。更优选的方案是，所数捕获装置是具有多个通孔的板。另一个优选的方案是，所述压力容器是圆筒形状且横向放置，其至少在一端具有开关盖，而其内部具有排列着的、可以出入的多个捕获部件。根据本专利技术的第三方案，用于制造纳米物质的原料的制造方法是，使树脂在350～400℃下进行干溜，从所述干溜形成的残留物中除去夹杂物，经加热氧化去除不需要的物质，最后调整颗粒度。优选方案是，添加金属粉。附图说明图1是本专利技术第一实施例的鼓型纳米物质制造装置侧视图。图2是本专利技术第二实施例的鼓型纳米物质制造装置截面图。图3是所述第二实施例的鼓型纳米物质制造装置的中盖的平面图。图4是本专利技术第三实施例的筒型纳米物质制造装置的平面图。图5是所述第三实施例的筒型纳米物质制造装置的正视图。图6是表示纳米物质原料的制造方法的工序前段部分的示意图。图7是表示纳米物质原料的制造方法的工序后段部分的示意图。图8是本专利技术实施例的纳米物质电子显微镜照片。图9是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种纳米物质的制造方法，其特征在于，把作为碳源的物质与液体混合作为原料，在压力容器内将所述原料加热到接近沸点使其达到平衡状态，对所平衡状态加以搅乱以因起蒸汽爆发，使纳米物质附着在所述压力容器的内壁。2.如权利要求1所述的纳米物质的制造方法，其特征在于，所述搅乱是指对加热后的所述原料喷射液体。3.如权利要求1所述的纳米物质的制造方法，其特征在于，所述搅乱是指降低加热后所述原料的压力。4.如权利要求1所述的纳米物质的制造方法，其特征在于，所述搅乱是指把过热状态下的原料从膨胀阀向所述容器内开放。5.一种纳米物质的制造装置，其特征在于，具有：压力容器，用于加热配置在所述压力容器内的原料的加热装置，对所述原料喷射液体从而在所述压力容器内产生蒸汽爆发的喷射装置，配置在所述压力容器内的捕获装置，用于调整所述压力容器内的压力的压力调整装置和为使所述喷射装置适时进行工作的控制装置。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部良博，春田成裕，
申请(专利权)人：株式会社OHC碳，
类型：发明
国别省市：