基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置，包括激光单元、烧蚀单元、缓冲液供给单元和纳米材料收集单元；烧蚀单元用于盛装缓冲液，缓冲液内设置有靶丝；激光单元用于产生激光，并将产生的激光聚焦至位于缓冲液内的靶丝上进行烧蚀；缓冲液供给单元用于稀释缓冲液，并将稀释后的缓冲液注入至烧蚀单元内；纳米材料收集单元用于从烧蚀单元内的缓冲液中分离并收集纳米材料。本发明专利技术基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置可简便，快速和通用的大批量制备纳米粒子，该装置能得到实时液相激光烧蚀过程中的瞬时图像和瞬时光谱，又能进行定制化、自动化、模块化以及连续性的大量制备复杂、多样的纳米结构。的纳米结构。的纳米结构。

【技术实现步骤摘要】
基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置


[0001]本申请涉及一种基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置，属于纳米材料制备


技术介绍

[0002]纳米材料应用十分广泛，其中国市场规模不断扩大。据Mordor Intelligence预测：在2020
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2025年，中国将成为纳米材料行业发展最为迅速的国家之一。纳米材料和纳米结构的制备是纳米科学与技术研究的核心问题。常规纳米粒子制备方法可分为化学法和物理法，化学法又可分为气相法和液相法，物理法又可分为粉碎法和构筑法。化学法存在易污染、产率低、较高温度要求和较严格气体要求的特点；物理法存在技术设备要求高，产品纯度低、粒度分布不均匀的特点。液相激光烧蚀法制备纳米材料作为一种绿色、低成本以及方便操作的方法受到许多学者的关注。该方法主要利用激光与溶液、介质的相互作用，产生局域高温高压非平衡过程，通过回流能量聚集和差异化的过程高效、快速地合成多种新型纳米材料。
[0003]围绕液相激光烧蚀法制备纳米材料，其材料的规模化和定制化制备一直以来都是该领域亟待解决的关键技术问题。目前，产率低的问题已严重阻碍了该项技术在工业领域的发展。此外，制备出的纳米材料粒径和形状不可控，均匀性差都直接影响了其性能。例如，磁性纳米材料的尺寸会对其本身的各种物理参数产生很大影响，包括居里温度、矫顽力以及饱和磁化强度等，进而影响其磁化行为。因此，实现纳米材料的定制化和规模化制备将是未来该领域发展的重大目标。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于，提供一种既能得到实时液相激光烧蚀过程中的瞬时图像和光谱信息，又能进行定制化、自动化、模块化以及连续性大量制备复杂、多样纳米结构材料的装置，该装置具体为基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置。
[0005]本专利技术的实施例公开了一种基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置，包括激光单元、烧蚀单元、缓冲液供给单元和纳米材料收集单元；
[0006]所述烧蚀单元用于盛装缓冲液，所述缓冲液内设置有靶丝；
[0007]所述激光单元用于产生激光，并将产生的激光聚焦至位于所述缓冲液内的靶丝上进行烧蚀；
[0008]所述缓冲液供给单元用于稀释缓冲液，并将稀释后的缓冲液注入至所述烧蚀单元内；
[0009]所述纳米材料收集单元用于从所述烧蚀单元内的缓冲液中分离并收集纳米材料。
[0010]优选地，所述装置还包括：
[0011]图像采集单元，所述图像采集单元用于采集烧蚀过程中的瞬时图像。
[0012]优选地，所述装置还包括：
[0013]光谱信息采集单元，所述光谱信息采集单元用于采集烧蚀过程中的瞬时光谱。
[0014]优选地，所述激光单元包括沿激光烧蚀光轴依次设置的可调谐脉冲激光器、第一中性滤光片和第一聚焦透镜；
[0015]所述可调谐脉冲激光器，用于产生激光；
[0016]所述第一中性滤光片，用于衰减所述激光；
[0017]所述第一聚焦透镜，用于将衰减后的所述激光聚焦至位于所述缓冲液内的靶丝上；
[0018]优选地，所述激光单元还包括第一分束镜和激光能量探测器；
[0019]所述第一分束镜设置于所述第一中性滤光片出射激光的光路上，所述第一分束镜透射的激光进入至所述第一聚焦透镜，所述第一分束镜反射的激光进入至所述激光能量探测器；
[0020]所述激光能量探测器，用于监控所述激光单元产生激光的光束能量。
[0021]优选地，所述激光单元还包括激光反射镜和反射镜驱动电机；
[0022]所述激光反射镜设置于所述第一分束镜透射的激光的光路上，用于将透射的激光反射至所述第一聚焦透镜；
[0023]所述反射镜驱动电机，用于驱动所述激光反射镜。
[0024]优选地，所述烧蚀单元包括激光烧蚀池和靶丝推进组件；
[0025]所述激光烧蚀池内盛装有缓冲液；
[0026]所述靶丝推进组件包括靶丝滚轴a、靶丝滚轴b和靶丝适配器，所述靶丝设置于所述靶丝滚轴a和靶丝滚轴b之间，并穿过所述靶丝适配器，所述靶丝滚轴a和靶丝滚轴b将所述靶丝逐步推进至所述缓冲液内。
[0027]优选地，所述缓冲液供给单元包括至少一组供给模块，所述供给模块包括缓冲液注射器和注射器控制组件；
[0028]所述注射器控制组件，用于控制所述缓冲液注射器将其内的缓冲液注入至所述烧蚀单元内。
[0029]优选地，所述纳米材料收集单元包括分离模块和收集瓶；
[0030]所述分离模块，用于从所述烧蚀单元内的缓冲液中分离纳米材料；
[0031]所述收集瓶与所述分离模块连接，用于收集从所述分离模块流出的缓冲液。
[0032]优选地，所述图像采集单元包括沿成像光轴依次设置的照明光源、第二中性滤光片、第一干涉滤光片、第二聚焦透镜和成像相机；
[0033]所述照明光源发出的光照射于所述靶丝的烧蚀点；
[0034]所述第二中性滤光片，用于衰减入射至所述第二中性滤光片上的照明光源发出的光和所述激光；
[0035]所述第一干涉滤光片，用于截止所述第二中性滤光片输出的光中的激光；
[0036]所述第二聚焦透镜，用于将从所述第一干涉滤光片出射的所述照明光源发出的光聚焦至所述成像相机；
[0037]优选地，所述图像采集单元还包括准直组件，所述准直组件将所述照明光源发出的光准直，准直后的光照射于所述靶丝的烧蚀点。
[0038]优选地，所述光谱信息采集单元包括沿光谱检测光轴依次设置的第二分束镜、第
三中性滤光片、第二干涉滤光片、第三聚焦透镜和光谱仪；
[0039]所述第二分束镜设置于所述第二中性滤光片的入光侧，经由所述第二分束镜的透射光入射至所述第二中性滤光片，经由所述第二分束镜的反射光入射至所述第三中性滤光片；
[0040]所述第三中性滤光片用于衰减入射至所述第三中性滤光片上的照明光源发出的光和所述激光；
[0041]所述第二干涉滤光片，用于截止所述第三中性滤光片输出的光中的激光；
[0042]所述第三聚焦透镜，用于将从所述第二干涉滤光片出射的所述照明光源发出的光聚焦于所述光谱仪上。
[0043]本专利技术的基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置，相较于现有技术，具有如下有益效果：
[0044]本专利技术基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置可简便，快速和通用的大批量制备纳米粒子。该装置能得到实时液相激光烧蚀过程中的瞬时图像和瞬时光谱，又能进行定制化、自动化、模块化以及连续性大量制备复杂、多样的纳米结构。本专利技术操作简单，率先提出了纳米材料模块化、套餐式定制制备的新模式。本专利技术的装置可以用于大规模生产纳米材料。
附图说明
[0045]图1为本专利技术的基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置的结构示意图。
[0046]图2a和图2b均为本专利技术测试实例中得到的F本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置，其特征在于，包括激光单元、烧蚀单元、缓冲液供给单元和纳米材料收集单元；所述烧蚀单元用于盛装缓冲液，所述缓冲液内设置有靶丝；所述激光单元用于产生激光，并将产生的激光聚焦至位于所述缓冲液内的靶丝上进行烧蚀；所述缓冲液供给单元用于稀释缓冲液，并将稀释后的缓冲液注入至所述烧蚀单元内；所述纳米材料收集单元用于从所述烧蚀单元内的缓冲液中分离并收集纳米材料。2.根据权利要求1所述的基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置，其特征在于，所述装置还包括：图像采集单元，所述图像采集单元用于采集烧蚀过程中的瞬时图像。3.根据权利要求2所述的基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置，其特征在于，所述装置还包括：光谱信息采集单元，所述光谱信息采集单元用于采集烧蚀过程中的瞬时光谱。4.根据权利要求1
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3任一项所述的基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置，其特征在于，所述激光单元包括沿激光烧蚀光轴依次设置的可调谐脉冲激光器、第一中性滤光片和第一聚焦透镜；所述可调谐脉冲激光器，用于产生激光；所述第一中性滤光片，用于衰减所述激光；所述第一聚焦透镜，用于将衰减后的所述激光聚焦至位于所述缓冲液内的靶丝上；优选地，所述激光单元还包括第一分束镜和激光能量探测器；所述第一分束镜设置于所述第一中性滤光片出射激光的光路上，所述第一分束镜透射的激光进入至所述第一聚焦透镜，所述第一分束镜反射的激光进入至所述激光能量探测器；所述激光能量探测器，用于监控所述激光单元产生激光的光束能量。5.根据权利要求4所述的基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置，其特征在于，所述激光单元还包括激光反射镜和反射镜驱动电机；所述激光反射镜设置于所述第一分束镜透射的激光的光路上，用于将透射的激光反射至所述第一聚焦透镜；所述反射镜驱动电机，用于驱动所述激光反射镜。6.根据权利要求1
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3任一项所述的基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置，其特征在于，所述烧蚀单元包括激光烧蚀池和靶丝推进组件；所述激光烧蚀池内盛装有缓冲液；所述靶丝推进组件包括靶丝滚轴a、靶丝滚轴b和靶丝适配器，所述靶丝设置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨方，姜波，吴爱国，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所慈溪生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：