CN115121141A - 用于纳米材料制备***中的缓冲液装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,包括缓冲液模块;缓冲液模块包括注射器、控制单元、总液路管和总液路管阀门;注射器用于盛装缓冲液;控制单元用于控制注射器将缓冲液注入至总液路管;总液路管阀门设置于总液路管上,用于控制总液路管内冲液的流动。本发明的缓冲液装置,可实现将缓冲液自动注入至基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备***中,且该装置可以包括多个级联在一起的缓冲液模块,可以实现大量缓冲液的不间断注入。另外,多个级联的缓冲液模块可以盛装不同的缓冲液,不同的缓冲液可在总液路管中进行稀释混合等操作。本发明的缓冲液装置,结构简单,操作方便,可批量生产,适于工业化应用。
Description
技术领域
本申请涉及一种用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,属于纳米材料制备技术领域。
背景技术
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2020-2025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。
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。
发明内容
本申请的目的在于,提供一种用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,该装置可实现将缓冲液自动注入至纳米材料制备***中,从而使得纳米材料制备***能进行定制化、自动化、模块化以及连续性的大量制备复杂、多样的纳米结构材料。
本发明的实施例公开了一种用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,包括缓冲液模块;
所述缓冲液模块包括注射器、控制单元、总液路管和总液路管阀门;
所述注射器用于盛装缓冲液;
所述控制单元用于控制所述注射器将所述缓冲液注入至所述总液路管;
所述总液路管阀门设置于所述总液路管上,用于控制所述总液路管内所述缓冲液的流动。
优选地,所述装置还包括适配器;
所述适配器用于连接所述注射器和所述总液路管。
优选地,所述装置还包括注射器阀门;
所述注射器阀门设置于所述注射器上,用于控制所述注射器内的所述缓冲液的流动。
优选地,所述控制单元包括位移控制器和位移杆;
所述位移控制器上设置有通信线;
所述位移杆与所述注射器连接,所述位移杆根据所述位移控制器的控制信号发生位移。
优选地,所述注射器包括腔体、活塞和活塞推杆;
所述活塞推杆的一端与所述活塞连接,另一端与所述位移杆连接;
所述活塞设置于所述腔体内,并与所述腔体匹配。
优选地,所述缓冲液模块为多个,相邻所述缓冲液模块通过所述总液路管的管口连接。
优选地,还包括端盖;
所述端盖设置于所述总液路管的管口上。
本发明的用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,相较于现有技术,具有如下有益效果:
本发明的缓冲液装置,可实现将缓冲液自动注入至基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备***中,且本发明的缓冲液装置中可以包括多个相互连接在一起的缓冲液模块,可以实现大量缓冲液的不间断注入。另外,多个相互连接的缓冲液模块可以盛装不同的缓冲液,不同的缓冲液可在与纳米材料批量制备***中的激光烧蚀池直接相连的缓冲液模块的总液路管中进行稀释混合等操作。本发明的缓冲液装置,结构简单,操作方便,可批量生产,适于工业化应用。
本发明还使用了适配器连接缓冲液模块中的注射器和总液路管。使用适配器连接两者,便于注射器的更换以及缓冲液的换液,更具实用性。
本发明在注射器上还设置了阀门,用于控制注射器内的缓冲液的流动,避免控制单元出错导致的错误时间加入缓冲液的情况。
本发明使用位移控制器控制位移杆的移动,从而使得位移杆带动活塞推杆运动,自动将注射器腔体内的缓冲液注入至总液路管内,该装置结构简单、稳定性强。
本发明还设置了端盖,用于封堵总液路管的一侧管口。
附图说明
图1为本发明的用于纳米材料制备***中的缓冲液装置的结构示意图。
图2(a)至图2(f)为本发明三个缓冲液模块块级联结构PVP(聚乙烯吡咯烷酮)溶液的稀释、液路流程及清洗过程实施例示意图。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本发明实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中,省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
下面结合实施例详述本发明,但本发明并不局限于这些实施例。
本发明的用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,包括缓冲液模块;其中,缓冲液模块包括注射器、控制单元、总液路管和总液路管阀门;注射器用于盛装缓冲液;控制单元用于控制注射器将缓冲液注入至总液路管;总液路管阀门设置于总液路管上,用于控制总液路管内缓冲液的流动。
进一步地,本申请的缓冲液装置还包括适配器;适配器用于连接注射器和总液路管。
更进一步地,本申请的缓冲液装置还包括注射器阀门;注射器阀门设置于注射器上,用于控制注射器内的缓冲液的流动。
本申请中的控制单元包括位移控制器和位移杆;位移控制器上设置有通信线;位移杆与注射器连接,位移杆根据位移控制器的控制信号发生位移。
本申请的注射器包括腔体、活塞和活塞推杆;其中活塞推杆的一端与活塞连接,另一端与位移杆连接;活塞设置于腔体内,并与腔体匹配,缓冲液盛装与腔体内。
本申请的缓冲液模块可以为多个,相邻缓冲液模块通过总液路管的管口连接。
为封堵总液路管的一侧管口,避免该侧不使用的管口漏液,本申请还设置了端盖;端盖设置于总液路管的管口上。
下面将以详细的实施例详述本发明。
本实施例的用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,其结构见图1。该装置包括控制单元、注射器和液路结构。
本实施例的控制单元包括位移控制器1-1、电脑控制端通信线2-1和位移杆3-1;注射器包括活塞推杆4-1,活塞5-1以及腔体6-1;液路结构包括适配器7-1,注射器阀门8-1,总液路管阀门9-1,总液路管10-1,总液路管10-1具有第一接口11-1和第二接口12-1,本实施例中的适配器7-1用于连接注射器和液路管。
本实施例的位移控制器1-1通过电脑控制端通信线2-1的信号控制位移杆3-1的位移;注射器的活塞推杆4-1与位移杆3-1连接,以实现注射器的活塞推杆4-1发生位移;注射器的活塞推杆4-1前端安装注射器的活塞5-1,实现注射器的活塞5-1的位移;注射器活塞5-1与注射器的腔体6-1匹配,注射器的活塞5-1的位移实现将缓冲液注入总液路管10-1;适配器7-1用于注射器的更换以及缓冲液的换液;注射器阀门8-1实现缓冲液的开关控制;总液路管阀门9-1用于多缓冲液模块级联缓冲液的定向混合;总液路管10-1第一接口11-1接入基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备装置中的激光烧蚀池,第二接口12-1连接第二个缓冲液模块的第一接口实现模块级联组合使用;若无需求第二个缓冲液模块,则第二接口12-1使用端盖盖住。
本实施例的缓冲液装置的工作过程为:注射器的腔体6-1装入缓冲液,并通过适配器7-1组装成完整缓冲液模块;注射器阀门8-1打开,以用于缓冲液从注射器的腔体6-1注入总液路管10-1;电脑控制端通信线2-1接收来自电脑端的控制信号,控制信号可以通过电脑端或者控制端给出的正负电压来控制位移控制器1-1,实现控制位移杆3-1的正向和反向运动;电脑控制端通信线2-1端传输信号的的电压大小控制位移控制器1-1实现控制位移杆3-1的位移的大小;位移杆3-1的移动推动注射器的活塞推杆4-1、活塞5-1实现缓冲液注入总液路管10-1。
本实施例中的缓冲液模块也可以为多个,接下来以使用三个缓冲液模块对PVP(聚乙烯吡咯烷酮)溶液的稀释、液路流程及清洗过程说明本实施例的装置。
请参阅图2所示,该缓冲液装置由三个相同的缓冲液模块级联组成。其中,在本组装模块初始状态,模块A注射器腔体用于缓冲液混合,模块B注射器腔体中装有0.5mM的PVP水溶液1L,模块C注射器腔体装入Mili-Q超纯水1L,注射器阀门20、21和22为关闭状态,总液路管阀门23、24和25为关闭状态。组装模块初始状态如图2(a)所示。
缓冲液模块具体实施步骤如下:
步骤1:该步骤为缓冲液混合前的准备工作,包括将缓冲液装入注射器的腔体和注射器的安装,以及阀门的前期准备工作。具体步骤如下:
步骤1.1:模块B注射器的腔体装入0.5mM PVP溶液1L,模块C注射器的腔体装入Mili-Q超纯水1L。
步骤1.2:模块B、C注射器腔体分别通过适配器18、适配器19与对应的总液路管连接,模块A注射器腔体为空腔并通过适配器17与对应的总液路管连接,如图2(a)所示。
步骤1.3:打开注射器阀门20、21、22,以及总液路阀门24、25,闭合总液路阀门23,如图2(b)所示。
步骤2:经过前期模块装液和阀门准备,该步骤将进行缓冲液稀释混合。具体步骤如下:
步骤2.1:模块A、B、C的位移控制器1、位移控制器2、位移控制器3通过电脑控制端通信线4的信号控制位移杆5、位移杆6、位移杆7的位移。
步骤2.2:控制位移杆5、位移杆6、位移杆7的位移推动注射器的活塞推杆8、活塞推杆9、活塞推杆10的位移,实现注射器的活塞11、活塞12、活塞13的位移,并且注射器活塞11的运动方向与12、13运动方向相反。
步骤2.3:注射器的活塞12、活塞13的位移挤压注射器的腔体15、腔体16内的PVP溶液和Mili-Q纯水向总液路管33内流动。
步骤2.4:总液路阀门23的闭合状态使得总液路管中的PVP溶液和Mili-Q溶液向模块A注射器腔体14内流动,实现PVP溶液和Mili-Q溶液的混合,如图2(c)所示。
步骤2.5:精确控制注射器的活塞11、活塞12、活塞13的位移,在模块A注射器腔体内获得10ml的0.5mM PVP溶液以及90ml的Mili-Q纯水,实现0.5mM PVP溶液的10倍稀释。
步骤3:稀释液注入基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量生产***中的激光烧蚀池。具体步骤如下:
步骤3.1:关闭注射器阀门21、22,关闭总液路阀门24,打开总液路阀门23。
步骤3.2:电脑控制端通信线4给与位移控制器1正向信号使得模块A注射器腔体14的PVP稀释液注入总液路管,并且流入基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量生产***中的激光烧蚀池,如图2(d)所示。
步骤4:注射器腔体与总液路管清洗。具体步骤如下:
步骤4.1:关闭注射器阀门21,23,打开总液路阀门24,电脑控制端通信线4给与位移控制器1反向信号,给与位移控制器3正向信号,使得注射器腔体16内的纯水经总液路管33流入注射器腔体14,如图2(e)所示。
步骤4.2:电脑控制端通信线4给与位移控制器1正向信号,给与位移控制器3反向信号,如图2(f)所示。
步骤4.3:重复以上图2(e)、(f)步骤5次及以上,完成总液路管33和注射器腔体14的清洗。
本发明的缓冲液装置,可实现将缓冲液自动注入至基于液相激光烧蚀法的可定制化纳米材料批量制备***中,且本发明的缓冲液装置中可以包括多个相互连接在一起的缓冲液模块,可以实现大量缓冲液的不间断注入。另外,多个相互连接的缓冲液模块可以盛装不同的缓冲液,不同的缓冲液可在与纳米材料批量制备***中的激光烧蚀池直接相连的缓冲液模块的总液路管中进行稀释混合等操作。本发明的缓冲液装置,结构简单,操作方便,可批量生产,适于工业化应用。
以上所述,仅是本申请的几个实施例,并非对本申请做任何形式的限制,虽然本申请以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限制本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例,均属于技术方案范围内。
Claims (7)
1.一种用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,其特征在于,包括缓冲液模块;
所述缓冲液模块包括注射器、控制单元、总液路管和总液路管阀门;
所述注射器用于盛装缓冲液;
所述控制单元用于控制所述注射器将所述缓冲液注入至所述总液路管;
所述总液路管阀门设置于所述总液路管上,用于控制所述总液路管内所述缓冲液的流动。
2.根据权利要求1所述的用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,其特征在于,所述装置还包括适配器;
所述适配器用于连接所述注射器和所述总液路管。
3.根据权利要求1所述的用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,其特征在于,所述装置还包括注射器阀门;
所述注射器阀门设置于所述注射器上,用于控制所述注射器内的所述缓冲液的流动。
4.根据权利要求1所述的用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,其特征在于,所述控制单元包括位移控制器和位移杆;
所述位移控制器上设置有通信线;
所述位移杆与所述注射器连接,所述位移杆根据所述位移控制器的控制信号发生位移。
5.根据权利要求4所述的用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,其特征在于,所述注射器包括腔体、活塞和活塞推杆;
所述活塞推杆的一端与所述活塞连接,另一端与所述位移杆连接;
所述活塞设置于所述腔体内,并与所述腔体匹配。
6.根据权利要求1所述的用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,其特征在于,所述缓冲液模块为多个,相邻所述缓冲液模块通过所述总液路管的管口连接。
7.根据权利要求1所述的用于纳米材料制备***中的缓冲液装置,其特征在于,还包括端盖;
所述端盖设置于所述总液路管的管口上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220930 |