KR20110071871A - Method and apparatus for size classification of metallic nanoparticles by using pulsed magnetic fields - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A metal nano powder classification apparatus and method using a pulse magnetic field are provided to apply a pulse magnetic field to a metal nano powder dispersed solution while controlling the size, pulse width and repetition rate of the pulse magnetic field to accurately classify the nano powder. CONSTITUTION: A metal nano powder classification apparatus using a pulse magnetic field includes a classifier pipe(10), a pulse magnetic fields generator(20) and a pulse power supply(30). A metal nano powder dispersed solution flows in the classifier pipe. The pulse magnetic field generator generates a pulse magnetic field for classifying and applies the pulse magnetic field to the nano power dispersed solution in the classifier pipe. The pulse power supply provides power to the pulse magnetic field generator.

Description

펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치 및 방법{Method and apparatus for size classification of metallic nanoparticles by using pulsed magnetic fields}Method and apparatus for size classification of metallic nanoparticles by using pulsed magnetic fields}

본 발명은 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속 나노입자 분산액에 펄스 자기장을 인가하는 방식을 이용하여, 나노입자의 크기별 분급이 정밀하게 이루어질 수 있도록 한 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for classifying metal nanopowders using a pulsed magnetic field, and more specifically, to a classifying nanoparticles by size, using a method of applying a pulsed magnetic field to a metal nanoparticle dispersion. It relates to a metal nano powder classification apparatus and method using a magnetic field.

다양한 물리적 방법으로 제조되는 나노분말은 일반적으로 사이즈 분포가 매우 넓은 것이 특징이며, 이로 인해 그 응용에 있어서 큰 걸림돌이 되고 있다.Nanopowders prepared by various physical methods are generally characterized by a very large size distribution, which is a major obstacle to their application.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 나노분말 분리 방법으로서, 액상에서는 필터를 이용한 분리 방법과 원심 분리를 이용하는 방법 등이 사용되고, 기상에서는 부유상태에서 정전기를 인가하여 분급하는 방법 등이 사용되고 있다.As a conventional nano powder separation method for solving such a problem, a separation method using a filter and a method using centrifugal separation are used in a liquid phase, and a method of applying and classifying static electricity in a suspended state in the gas phase is used.

상기 필터를 이용한 분리 방법은 필터의 눈 막힘 때문에 대량으로 분급하기 어려운 단점이 있고, 또한 필터 표면에 나노분말이 부착되어 손실이 발생하는 문제점이 있다.The separation method using the filter has a disadvantage in that it is difficult to classify in large quantities due to clogging of the filter, and also has a problem in that nanopowder is attached to the filter surface to cause a loss.

상기 원심 분리를 이용한 방법은 회수되는 분말이 강한 원심력에 의해서 응집되는 문제점이 있고, 또한 대량 생산을 위한 연속공정에 적용하기 어려운 단점이 있다.The method using the centrifugation has a problem in that the powder to be recovered is agglomerated by a strong centrifugal force, and it is also difficult to apply to a continuous process for mass production.

한편, 분산된 액체를 장시간 놓아두면서 침강시키는 방법은 200nm 이하의 입자는 침전되지 않으므로 곤란하고, 또한 나노입자가 수중에서 산화되기 쉬운 금속의 경우에는 값싸고 무해한 용매인 물을 사용하기 어려운 단점이 있다.On the other hand, the method of sedimentation while leaving the dispersed liquid for a long time is difficult because particles below 200 nm are not precipitated, and in the case of metals where nanoparticles are easily oxidized in water, it is difficult to use inexpensive and harmless solvent water. .

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 액체 중에 분산되어 있는 나노분말을 대량생산을 위한 연속공정에 적용 가능한 방법으로 분급할 수 있도록 함으로써, 액중 전기폭발법으로 나노분말이 제조된 상태처럼 분산성이 뛰어난 상태에서 분급 적용이 효과적이며, 액중 전기폭발법에 의한 나노분말 제조 방법의 연속 공정에 적용할 수 있는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, by allowing the nano-powder dispersed in the liquid to be classified by a method applicable to a continuous process for mass production, the nano-powder was prepared by the liquid explosion method in liquid It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for classifying metal nanopowders using a pulsed magnetic field that can be effectively applied in a dispersibility state and can be applied to a continuous process of nanopowder manufacturing method by liquid explosion.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 금속 나노입자 분산액 이 흐르는 분급기 관과; 상기 분급기 관의 길이방향을 따라 설치되어, 분급기 관내의 나노입자 분산액에 분급을 위한 펄스 자기장을 발생시키는 펄스 자기장 발생장치와; 상기 펄스 자기장 발생장치에 전원을 공급하기 위한 펄스전원장치; 로 구성된 것을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention for achieving the above object is a classifier tube flowing metal nanoparticle dispersion; A pulse magnetic field generating device installed along the longitudinal direction of the classifier tube to generate a pulse magnetic field for classifying the nanoparticle dispersion in the classifier tube; A pulse power supply for supplying power to the pulse magnetic field generator; It provides a metal nano powder classification apparatus using a pulsed magnetic field, characterized in that consisting of.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 분급기 관의 일측단부는 금속 나노입자 분산액이 주입되는 입구로 형성되고, 타측단부에는 분급된 나노입자가 크기별로 배출되도록 다수개의 배출구가 형성된 것임을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, one end of the classifier tube is formed as an inlet to the metal nanoparticle dispersion is injected, the other end is characterized in that a plurality of outlets are formed so that the classified nanoparticles are discharged by size.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 펄스 자기장 발생장치는: 분급기 관이 내재되도록 소정 위치에 절단된 갭을 갖는 자성체 코어와; 자성체 코어의 갭 반대쪽에 감겨지는 코일; 로 구성된 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the pulse magnetic field generating device comprises: a magnetic core having a gap cut in a predetermined position such that a classifier tube is inherent; A coil wound opposite the gap of the magnetic core; Characterized in that consisting of.

또는, 상기 펄스 자기장 발생장치는 자성체 코어를 배제시킨 공심형 코일 구조로 채택될 수 있는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the pulse magnetic field generating device may be adopted as a concentric coil structure excluding a magnetic core.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 펄스전원장치는: 상기 코일에 전류를 공급하거나 차단하는 스위칭 제어를 받게 되는 스위치와; 상기 코일에 흐르는 전류를 충전하는 커패시터와; 상기 커패시터와 병렬로 연결되어, 커패시터가 역방향으로 충전되는 것을 방지하는 다이오드; 로 구성된 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the pulsed power supply comprises: a switch which is subjected to switching control to supply or cut off current to the coil; A capacitor for charging current flowing through the coil; A diode connected in parallel with the capacitor to prevent the capacitor from being charged in the reverse direction; Characterized in that consisting of.

바람직하게는, 상기 커패시터는 전해 콘덴서 또는 고전압 커패시터중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the capacitor is characterized in that any one of an electrolytic capacitor or a high voltage capacitor.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 금속 나노입자 분산 액을 분급기 관을 따라 흐르게 하는 단계와; 금속 나노입자 분산액이 분급기 관의 출구를 향해 흐르면서 펄스 자기장에 지속적으로 노출되는 단계와; 나노입자가 펄스 자기장에 의하여 분급기 관의 아래쪽으로 힘을 받게 되는 단계와; 사이즈가 큰 나노분말 입자들이 분급기 관의 아래쪽 부분으로 침강하여 모이는 단계와; 분급기 관의 출구에서 아래쪽에 모인 큰 나노분말 입자와 그 위쪽에 모인 작은 나노분말 입자를 별도로 추출하여 최종 분급이 이루어지는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention for achieving the above object comprises: flowing a metal nanoparticle dispersion along the classifier tube; Continuously exposing the metal nanoparticle dispersion to a pulsed magnetic field as it flows toward the outlet of the classifier tube; The nanoparticles being forced down the classifier tube by a pulsed magnetic field; Collecting the large sized nanopowder particles into the lower part of the classifier tube and collecting them; A final classification is performed by separately extracting the large nanopowder particles gathered at the bottom and the small nanopowder particles gathered thereon at the outlet of the classifier tube; It provides a metal nano powder classification method using a pulsed magnetic field, characterized in that consisting of.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 금속 나노입자 분산액이 분급기 관내를 흐를 때, 분급기 관의 구간별로 시간적으로 세기가 변하는 펄스형태의 자기장을 인가하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, when the metal nanoparticle dispersion flows in the classifier tube, it is characterized by applying a pulse-type magnetic field whose intensity varies in time for each section of the classifier tube.

바람직하게는, 상기 분급기 관의 입구 부분에 있는 금속 나노입자 분산액에 긴 펄스 자기장을 인가하고, 상기 분급기 관의 출구 부분에 있는 금속 나노입자 분산액에는 짧은 펄스 자기장을 인가하는 것을 특징으로 한다.Preferably, a long pulse magnetic field is applied to the metal nanoparticle dispersion at the inlet of the classifier tube and a short pulse magnetic field is applied to the metal nanoparticle dispersion at the outlet of the classifier tube.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above problem solving means, the present invention provides the following effects.

본 발명에 따르면, 금속 나노분말입자 분산액에 펄스 자기장을 크기, 펄스폭, 반복률을 조절하면서 인가하여, 나노분말입자의 크기별 분급이 정밀하게 이루어질 수 있다.According to the present invention, the pulsed magnetic field is applied to the metal nanopowder particle dispersion while controlling the size, pulse width, and repetition rate, thereby precisely classifying the nanopowder particles.

이에, 현재까지 금속 나노분말입자의 크기별 분급이 어려워 상용화에 걸림돌 이 되었던 나노분말의 물리적 제조기술이 경제적이면서도 완성도 높은 기술로 발전하는데 기여할 수 있다.Thus, the physical manufacturing technology of nanopowders, which has been an obstacle to commercialization due to the difficulty in classifying metal nanoparticles by size, may contribute to the development of economical and mature technologies.

특히, 물리적 방법으로 제조되는 고순도의 나노분말을 수백 nm의 분말야금 응용에서부터 수십 nm의 바이오 응용 및 인쇄전자 기술에 이르기 까지 응용분야별로 다양한 사이즈의 분말을 분급 생산하여 상업성을 높일 수 있다.In particular, high-purity nanopowders manufactured by physical methods can be commercialized by classifying and producing powders of various sizes, ranging from several hundred nm powder metallurgy applications to tens of nm bio applications and printed electronic technologies.

또한, 액중 전기폭발에 의한 나노분말 제조기술에 적용하여, 그 제조에서 분급 및 농축에 이르기까지 연속 순환공정을 설계하는데 기여할 수 있다.In addition, the present invention can be applied to nanopowder production technology by electroexplosion in liquid, which can contribute to designing a continuous circulation process from production to classification and concentration.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

일반적으로, 액체 중에 분산되어 있는 입자에 힘을 작용하는 방법은 일반적으로 모든 입자에 적용되는 중력(원심력)과 자성입자에 작용하는 자기력이 있다.In general, a method of applying a force to particles dispersed in a liquid generally includes a gravity (centrifugal force) applied to all particles and a magnetic force acting on the magnetic particles.

예를 들어, 본원 출원인에 의하여 출원되어 이미 등록받은 바 있는 "액중 전기폭발에 의한 나노분말 제조 방법 및 장치(등록번호: 10-0726713)"에 의하여 제조된 액체중의 분산 나노입자에 힘을 작용시키는 방법은 중력(원심력)과 자기력을 들 수 있다.For example, a force applied to the dispersed nanoparticles in a liquid prepared by the "apparatus and apparatus for preparing nanopowders by electroexplosion in liquid (Patent No. 10-0726713), filed by the present applicant and already registered. The way to do this is gravity (centrifugal force) and magnetic force.

본 발명은 "액중 전기폭발에 의한 나노분말 제조 방법 및 장치(등록번호: 10-0726713)"에 의하여 제조된 나노입자에 펄스 자기장을 인가하는 방식을 적용하여 나노분말입자의 분급 및 농축에 이르기까지 연속 순환공정을 실현시킬 수 있도 록 한 것이다. The present invention is applied to the method of applying a pulsed magnetic field to the nanoparticles prepared by the "electron nano-powder manufacturing method and apparatus (Registration No .: 10-0726713) by the liquid explosion in the liquid up to the classification and concentration of the nanopowder particles It is to realize the continuous circulation process.

이에, 본 발명에서는 도전성이 좋은 금, 은, 구리 등의 금속입자에 시간적으로 세기가 변하는 펄스형태의 자기장을 인가하여, 입자표면에 페러데이 법칙에 의한 유도전류를 발생시키고, 이 전류에 의한 반발력으로 입자에 힘을 가하는 방법을 적용함으로써, 펄스의 형태(크기, 펄스폭, 반복률)와 나노분말 분산액 유량 등의 파라메터를 변수로 하여, 분급되는 입자의 사이즈를 제어할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.Accordingly, in the present invention, a pulse-like magnetic field whose intensity changes in time is applied to metal particles, such as gold, silver, and copper, which are highly conductive, thereby generating an induced current according to Faraday's law on the surface of the particle. By applying the force to the particles, the main point is to control the size of the sorted particles by using parameters such as pulse type (size, pulse width, repetition rate) and nanopowder dispersion flow rate as variables. .

한편, 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 원리는 첨부한 도 4에 나타낸 바와 같이, 비자성 금속 도체의 경우는 코일에 의해서 인가되는 자기장의 시간적 변화에 따라, 금속 나노입자(도체)의 표면에 반대방향의 전류가 유도되고, 이때 유도된 전류와 코일의 구동전류간에 서로 반발력이 발생하게 되어, 결국 코일로부터 금속 나노입자를 밀어낼 수 있는 힘이 발생한다.On the other hand, the principle of classifying metal nanopowders using a pulsed magnetic field is as shown in FIG. The current in the direction is induced, and a repulsion force is generated between the induced current and the driving current of the coil, thereby generating a force capable of pushing the metal nanoparticles from the coil.

이러한 원리는 아래의 수학식 1에 나타낸 페러데이의 법칙이다.This principle is Faraday's law shown in Equation 1 below.

Figure 112009079146189-PAT00001
Figure 112009079146189-PAT00001

도선(도체)으로 이루어진 폐루프를 통과하는 자기장의 시간변화가 폐루프를 일주하는 전기장을 만들고, 이 전기장에 의해서 흐르는 전류는 폐루프를 통과하는 자속의 시간변화를 방해하는 방향이다.The time change of the magnetic field passing through the closed loop made of conductors (conductor) creates an electric field that circulates the closed loop, and the current flowing by the electric field prevents the time change of the magnetic flux passing through the closed loop.

따라서, 비자성 도체에 힘을 가하기 위해서는 펄스형태의 전류가 필요하고, 펄스 또한 전류가 지속적으로 증가하거나 감소하는 방향으로만 유지되어야 효과적이며, 이에 전류가 급하게 상승하고 천천히 하강하면 나노입자가 한쪽 방향으로의 힘을 더 크게 받을 수 있어서 나노입자를 어느 한 방향으로 움직이게 할 수 있다.Therefore, in order to apply force to the nonmagnetic conductor, a pulse-type current is required, and the pulse must be maintained only in a direction in which the current continuously increases or decreases. It can receive more force to move the nanoparticles in either direction.

특히, 금속 나노입자가 힘을 받아 움직이면 입자의 크기에 따라서 이동 속도에 차이가 발생하게 되고, 이는 원심분리기의 원리와 같은 것으로서, 입자의 사이즈에 따른 이동 속도의 차이로 인하여 나노입자(분말)에 대한 분급이 용이하게 이루어질 수 있다.In particular, when the metal nanoparticles move under the force, a difference in the movement speed occurs according to the size of the particles, which is the same as the principle of the centrifuge, and due to the difference in the movement speed according to the size of the particles, the nanoparticles (powder) Classification can be made easily.

여기서, 본 발명에 따른 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치를 설명하면 다음과 같다.Here, the metal nano powder classification apparatus using the pulse magnetic field according to the present invention will be described.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 펄스 자기장 발생장치를 나타내는 개략도이고, 도 2는 도 1의 코일이 설치된 비자성 금속 나노분말 분급 장치를 나타내는 개략도이다.FIG. 1 is a schematic view showing a pulse magnetic field generating device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing a nonmagnetic metal nanopowder classifying device provided with the coil of FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치의 구성을 보면, 펄스 자기장 발생장치(20) 및 펄스전원장치(30), 그리고 분급기 관(10)으로 나누어진다.As shown in Figure 1 and 2, the configuration of the metal nano-powder classification apparatus using a pulse magnetic field according to the present invention, the pulse magnetic field generating device 20 and the pulse power supply device 30, and the classifier tube 10 Divided by).

상기 펄스 자기장 발생장치(20) 즉, 펄스 자기장 발생용 코일은 자성체 코어(21)와, 이 자성체 코어(21)에 감아진 코일(22)로 구성되고, 특히 자성체 코어(21)의 소정 위치에는 절단된 갭(26)이 형성되며, 이때 절단된 갭(26)의 반대쪽에 상기 코일(22)이 감겨진다.The pulse magnetic field generating device 20, that is, the coil for generating the magnetic pulse field is composed of a magnetic core 21 and a coil 22 wound around the magnetic core 21, in particular, at a predetermined position of the magnetic core 21. A cut gap 26 is formed in which the coil 22 is wound on the opposite side of the cut gap 26.

본 발명의 바람직한 구현예로서, 펄스 자기장 발생장치(20)를 자성체 코어가 배제된 공심형 코일 구조로도 구현할 수 있는 바, 예를 들어 일반적인 튜브에 코일을 감은 것으로 구비하여 분급기 관(10)의 인접 위치에 배열시키기만 하여도 분급기 관(10)으로 펄스 자기장을 인가시킬 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the pulse magnetic field generating device 20 can also be implemented in a concentric coil structure excluding a magnetic core, for example, having a coil wound around a common tube, the classifier tube 10. The pulse magnetic field can be applied to the classifier tube 10 only by arranging in the adjacent position of.

상기 펄스전원장치(30)는 자성체 코어(21)의 절단된 갭(26)의 반대쪽에 감겨지는 코일(22)에 전류를 공급하기 위한 장치로서, 코일(22)에 흐르는 전류를 충전하는 커패시터(36)와, 코일에 흐르는 전류를 방전하는 스위치(32, 예를들어 일종의 반도체 스위치인 SCR 스위치 및 IGBT 스위치, 기타 기계적 스위치 및 릴레이 등)로 구성되며, 미도시되었지만 스위치(32)에는 스위칭 제어 신호를 보내는 제어부가 연결되고, 커패시터(36)에는 별도의 충전수단이 연결된다.The pulsed power supply device 30 is a device for supplying current to the coil 22 wound on the opposite side of the cut gap 26 of the magnetic core 21, a capacitor for charging the current flowing in the coil 22 ( 36) and a switch 32 for discharging the current flowing in the coil (e.g., an SCR switch and an IGBT switch, which are a kind of semiconductor switch, other mechanical switches and relays, etc.), and although not shown, the switch 32 has a switching control signal. Sending control unit is connected, the capacitor 36 is connected to a separate charging means.

또한, 상기 커패시터(36)와 병렬로 다이오드(34)를 설치하여 커패시터(36)가 역방향으로 충전되는 것을 방지하는 동시에 전류 감소가 완만하게 이루어지도록 한다.In addition, a diode 34 is installed in parallel with the capacitor 36 to prevent the capacitor 36 from being charged in the reverse direction and at the same time to reduce the current.

이때, 상기 커패시터(36)를 전해 콘덴서로 사용하여 저전압에서 사용 가능하도록 하고, 또는 상기 커패시터(36)로서 고전압 커패시터를 사용하여 빠른 펄스를 얻을 수 있도록 한다.In this case, the capacitor 36 may be used as an electrolytic capacitor so that the capacitor 36 may be used at a low voltage, or the fast voltage may be obtained using the high voltage capacitor as the capacitor 36.

상기 분급기 관(10)은 나노입자 분산액이 흐르게 되는 관으로서, 상기 자성체 코어(21)의 소정 위치에 절단된 갭(26)내에 위치되도록 함으로써, 분급기 관(10)을 지나는 금속 나노입자들이 자기장의 영향을 받도록 한다.The classifier tube 10 is a tube through which the nanoparticle dispersion flows, so that the metal nanoparticles passing through the classifier tube 10 are positioned in the gap 26 cut at a predetermined position of the magnetic core 21. Be affected by magnetic fields.

보다 상세하게는, 상기 분급기 관(10)은 소정 길이를 갖는 것으로 구비되며, 일측단부에는 나노입자 분산액을 주입하는 입구가 되고, 타측단부는 분급된 큰 나 노입자와 작은 나노입자의 출구가 된다.More specifically, the classifier tube 10 is provided to have a predetermined length, one end is an inlet for injecting the nanoparticle dispersion, the other end is the outlet of the sorted large nanoparticles and small nanoparticles do.

도 2에서 보는 바와 같이, 상기 분급기 관(10)에는 그 길이방향을 따라 다수개의 펄스 자기장 발생장치(20)가 등간격으로 배열되는 바, 상술한 바와 같이 각 펄스 자기장 발생장치(20)의 자성체 코어(21)에 형성된 갭(26)내에 분급기 관(10)이 내재된 상태가 된다.As shown in FIG. 2, in the classifier tube 10, a plurality of pulse magnetic field generators 20 are arranged at equal intervals along the longitudinal direction thereof. The classifier tube 10 is inherent in the gap 26 formed in the magnetic core 21.

여기서, 상기와 같은 구성을 기반으로 이루어지는 본 발명의 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 방법을 설명하면 다음과 같다.Here, the metal nano powder classification method using the pulse magnetic field of the present invention based on the above configuration will be described.

먼저, 상기 분급기 관(10)의 일측단부 즉, 입구를 통해 금속 나노입자 분산액을 주입시켜서, 금속 나노분말입자 분산액을 분급기 관(10)을 따라 흐르게 한다.First, the metal nanoparticle dispersion is injected through one side end of the classifier tube 10, that is, the inlet, so that the metal nanopowder particle dispersion flows along the classifier tube 10.

이에, 분급기 관(10)의 길이방향을 따라 설치된 펄스 자기장 발생장치(20)에서 분급기 관(10)내를 흐르는 나노입자 분산액에 펄스 전류를 인가하게 되는 바, 펄스 전류 형태의 예는 첨부한 도 3에 나타낸 바와 같다.Accordingly, in the pulse magnetic field generator 20 installed along the longitudinal direction of the classifier tube 10, a pulse current is applied to the nanoparticle dispersion flowing in the classifier tube 10. As shown in FIG. 3.

즉, 상기 펄스전원장치(30)의 스위치(32)가 온되면, 커패시터(36)의 충전전류가 상기 펄스 자기장 발생장치(20)의 자성체 코어(21)에 감겨진 코일(22)에 인가되어 기자력이 발생되도록 하고, 이 기자력으로 인하여 자성체 코어(21)의 절단된 갭(26)에 평등 자기장이 발생되어, 결국 상기 갭(26)내에 위치된 분급기 관(10) 및 그 내부의 나노 입자들이 자기장의 영향을 받게 된다.That is, when the switch 32 of the pulsed power supply device 30 is turned on, the charging current of the capacitor 36 is applied to the coil 22 wound around the magnetic core 21 of the pulsed magnetic field generator 20. The magnetic force is generated, and this magnetic force causes an equal magnetic field to be generated in the cut gap 26 of the magnetic core 21, resulting in the classifier tube 10 and the nanoparticles therein located in the gap 26. Are affected by the magnetic field.

따라서, 상기 분급기 관(10)의 입구인 주입구를 통해 주입된 나노분말 분산액은 분급기 관(10)의 출구를 향해 흐르면서 펄스 자기장에 지속적으로 노출된다.Therefore, the nanopowder dispersion injected through the inlet, which is the inlet of the classifier tube 10, is continuously exposed to the pulse magnetic field while flowing toward the outlet of the classifier tube 10.

이에, 상기 분급기 관(10)내의 나노입자 즉, 액중에 분산된 나노입자는 펄스 자기장에 의하여 분급기 관(10)의 아래쪽으로 힘을 받아서, 분급기 관(10)의 출구 부분에서는 사이즈가 큰 나노분말 입자들이 분급기 관(10)의 아래쪽 부분으로 침강되며 집중적으로 모이게 되고, 결국 분급기 관(10)의 출구에서 아래쪽에 모인 큰 나노분말 입자와 그 위쪽에 모인 작은 나노분말 입자를 별도로 추출하여 최종 분급이 이루어지게 된다.Accordingly, the nanoparticles in the classifier tube 10, that is, the nanoparticles dispersed in the liquid, are forced down the classifier tube 10 by a pulsed magnetic field, and the size of the nanoparticles in the outlet tube 10 of the classifier tube 10 is reduced. The large nanopowder particles settle down to the lower part of the classifier tube 10 and concentrate intensively, and eventually separate the large nanopowder particles collected at the bottom of the classifier tube 10 and the small nanopowder particles collected thereon separately. Extraction and final classification is achieved.

예를 들어, 상기 분급기 관(10)내에 도전성이 좋은 금, 은, 구리 등의 금속나노입자 분산액이 흐를 때, 분급기 관(10)의 길이방향 구간별로 시간적으로 세기가 변하는 펄스형태의 자기장을 인가하되, 바람직하게는 분급기 관(10)의 입구 부분에 대응되는 코일(22)에서 긴 펄스 자기장이 만들어지도록 하고, 분급기 관(10)의 출구 부분에 대응되는 코일(22)에서 짧은 펄스 자기장이 만들어지도록 함으로써, 분급기 관(10)내의 금속 나노분말입자를 큰 입자와 작은 입자로 분급시키는 정밀도를 높일 수 있다.For example, when a metal nanoparticle dispersion liquid such as gold, silver, copper, etc. having good conductivity flows in the classifier tube 10, a pulse-type magnetic field whose intensity varies in time in each longitudinal direction of the classifier tube 10 is provided. Is applied, preferably a long pulse magnetic field is created in the coil 22 corresponding to the inlet portion of the classifier tube 10, and short in the coil 22 corresponding to the outlet portion of the classifier tube 10. By making a pulse magnetic field, the precision which classifies the metal nanopowder particle in the classifier tube 10 into a big particle and a small particle can be improved.

좀 더 상세하게는, 분급기 관(10)의 입구 부분에서부터 긴 펄스 자기장을 제공하여 분급기 관(10)내의 큰 나노분말입자가 힘을 많이 받으면서 아래쪽으로 침강되도록 하고, 분급기 관(10)의 출구측으로 갈수록 짧은 펄스 자기장을 제공하여 분급기 관(10)내의 중간 크기의 나노분말입자가 힘을 받으면서 큰 입자 위쪽에 침강되도록 하는 방식을 채택함으로써, 분급기 관(10)내의 금속 나노분말입자를 큰 입자와 작은 입자로 분급시키는 정밀도를 높일 수 있다.More specifically, by providing a long pulse magnetic field from the inlet portion of the classifier tube 10 so that the large nanopowder particles in the classifier tube 10 is settled downward under a lot of force, the classifier tube 10 The metal nanopowder particles in the classifier tube 10 are adopted by providing a short pulse magnetic field toward the outlet side of the separator so that the medium-sized nanopowder particles in the classifier tube 10 settle above the large particles under force. It is possible to increase the accuracy of classifying the particles into large particles and small particles.

이에 따라, 상기 분급기 관(10)의 출구 부분을 상부와 하부로 구분되는 다수개의 배출구 구조를 적용하여, 상부 및 하부로 구분된 배출구를 통해 배출되는 분 산액을 각각 모으면 큰 입자와 작은 입자로 분급된 상태의 나노분말을 얻을 수 있고, 물론 분급기 관(10)의 출구를 상부 및 하부로 구분하는 배출 구조는 분급의 정도에 따라서 결정할 수 있다.Accordingly, by applying a plurality of outlet structure divided into the upper part and the lower part of the outlet portion of the classifier tube 10, the dispersion liquid discharged through the outlet divided into the upper and lower, respectively, into large particles and small particles The nanopowder in the classified state can be obtained, and of course, the discharge structure that divides the outlet of the classifier tube 10 into upper and lower portions can be determined according to the degree of classification.

도 1은 본 발명에 따른 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치의 펄스 자기장 발생장치 및 펄스전원장치에 대한 일 실시예를 나타내는 개략도,1 is a schematic diagram showing an embodiment of a pulse magnetic field generating device and a pulse power supply device of a metal nanopowder classification apparatus using a pulsed magnetic field according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 펄스 자기장 발생장치 및 펄스전원장치가 분급기 관에 설치된 것을 나타내는 개략도,2 is a schematic diagram showing that the pulse magnetic field generating device and the pulse power supply device according to the present invention are installed in a classifier tube,

도 3은 본 발명에 따른 펄스 자기장 발생장치 및 펄스전원장치로부터 발생되는 펄스 전류 형태의 예를 보여주는 그래프,3 is a graph showing an example of a pulse current form generated from a pulse magnetic field generating device and a pulsed power supply device according to the present invention;

도 4는 펄스 자기장에 의한 금속 나노분말 분급 원리를 설명하는 개략도.4 is a schematic diagram illustrating a principle of classifying metal nanopowders by a pulsed magnetic field;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 분급기 관 20 : 펄스 자기장 발생장치10: classifier tube 20: pulse magnetic field generator

21 : 자성체 코어 22 : 코일21: magnetic core 22: coil

26 : 절단된 갭 30 : 펄스전원장치26: cut gap 30: pulse power supply

32 : 스위치 34 : 다이오드32: switch 34: diode

36 : 커패시터36 capacitor

Claims (9)

금속 나노입자 분산액이 흐르는 분급기 관(10)과;A classifier tube 10 through which the metal nanoparticle dispersion flows; 상기 분급기 관(10)의 길이방향을 따라 설치되어, 분급기 관(10)내의 나노입자 분산액에 분급을 위한 펄스 자기장을 발생시키는 펄스 자기장 발생장치(20)와;A pulse magnetic field generator 20 installed along the longitudinal direction of the classifier tube 10 to generate a pulse magnetic field for classifying the nanoparticle dispersion in the classifier tube 10; 상기 펄스 자기장 발생장치(20)에 전원을 공급하기 위한 펄스전원장치(30);A pulse power supply device 30 for supplying power to the pulse magnetic field generator 20; 로 구성된 것을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치.Metal nano powder classification apparatus using a pulsed magnetic field, characterized in that consisting of. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 분급기 관(10)의 일측단부는 금속 나노입자 분산액이 주입되는 입구로 형성되고, 타측단부에는 분급된 나노입자가 크기별로 배출되도록 다수개의 배출구가 형성된 것임을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치.One end of the classifier tube 10 is formed as an inlet into which the metal nanoparticle dispersion is injected, and the other end of the metal nano using a pulse magnetic field is characterized in that a plurality of outlets are formed to discharge the classified nanoparticles by size. Powder classifier. 청구항 1에 있어서, 상기 펄스 자기장 발생장치(20)는:The method of claim 1, wherein the pulse magnetic field generating device 20 is: 분급기 관(10)이 내재되도록 소정 위치에 절단된 갭(26)을 갖는 자성체 코어(21)와;A magnetic core 21 having a gap 26 cut in a predetermined position such that the classifier tube 10 is embedded therein; 자성체 코어(21)의 갭(26) 반대쪽에 감겨지는 코일(22);A coil 22 wound on the opposite side of the gap 26 of the magnetic core 21; 로 구성된 것을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치.Metal nano powder classification apparatus using a pulsed magnetic field, characterized in that consisting of. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 펄스 자기장 발생장치(20)는:The pulse magnetic field generator 20 is: 자성체 코어를 배제시킨 공심형 코일 구조로 채택되는 것을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치.Metal nano-powder classification apparatus using a pulsed magnetic field, characterized in that it is adopted as a concentric coil structure excluding the magnetic core. 청구항 1에 있어서, 상기 펄스전원장치(30)는:The method of claim 1, wherein the pulsed power supply device 30 is: 상기 코일(22)에 전류를 공급하거나 차단하는 스위칭 제어를 받게 되는 스위치(32)와;A switch (32) subjected to switching control for supplying or interrupting current to the coil (22); 상기 코일(22)에 흐르는 전류를 충전하는 커패시터(36)와;A capacitor 36 for charging a current flowing in the coil 22; 상기 커패시터(36)와 병렬로 연결되어, 커패시터(36)가 역방향으로 충전되는 것을 방지하는 다이오드(34);A diode (34) connected in parallel with the capacitor (36) to prevent the capacitor (36) from charging in the reverse direction; 로 구성된 것을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치.Metal nano powder classification apparatus using a pulsed magnetic field, characterized in that consisting of. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 커패시터는 전해 콘덴서 또는 고전압 커패시터중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 장치.The capacitor is a metal nano-powder classification apparatus using a pulsed magnetic field, characterized in that any one of an electrolytic capacitor or a high voltage capacitor. 금속 나노입자 분산액을 분급기 관(10)을 따라 흐르게 하는 단계와;Flowing the metal nanoparticle dispersion along the classifier tube (10); 금속 나노입자 분산액이 분급기 관(10)의 출구를 향해 흐르면서 펄스 자기장에 지속적으로 노출되는 단계와;Continuously exposing the metal nanoparticle dispersion to a pulsed magnetic field as it flows toward the outlet of the classifier tube 10; 나노입자가 펄스 자기장에 의하여 분급기 관(10)의 아래쪽으로 힘을 받게 되는 단계와;The nanoparticles being forced down the classifier tube (10) by a pulsed magnetic field; 사이즈가 큰 나노분말 입자들이 분급기 관(10)의 아래쪽 부분으로 침강하여 모이는 단계와;Collecting the large sized nanopowder particles into the lower part of the classifier tube 10 to collect; 분급기 관(10)의 출구에서 아래쪽에 모인 큰 나노분말 입자와 그 위쪽에 모인 작은 나노분말 입자를 별도로 추출하여 최종 분급이 이루어지는 단계;A final classification is performed by separately extracting the large nanopowder particles gathered at the bottom and the small nanopowder particles gathered thereon at the outlet of the classifier tube 10; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 방법.Metal nano powder classification method using a pulsed magnetic field comprising a. 청구항 7에 있어서, The method of claim 7, 상기 금속 나노입자 분산액이 분급기 관(10)내를 흐를 때, 분급기 관의 구간 별로 시간적으로 세기가 변하는 펄스형태의 자기장을 인가하는 것을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 방법.When the metal nanoparticle dispersion flows in the classifier tube (10), the metal nanopowder classification method using a pulsed magnetic field, characterized in that for applying a pulse-shaped magnetic field that changes in intensity for each section of the classifier tube. 청구항 8에 있어서,The method according to claim 8, 상기 분급기 관(10)의 입구 부분에 있는 금속 나노입자 분산액에 긴 펄스 자기장을 인가하고, 상기 분급기 관(10)의 출구 부분에 있는 금속 나노입자 분산액에는 짧은 펄스 자기장을 인가하는 것을 특징으로 하는 펄스 자기장을 이용한 금속 나노분말 분급 방법.A long pulse magnetic field is applied to the metal nanoparticle dispersion at the inlet of the classifier tube 10, and a short pulse magnetic field is applied to the metal nanoparticle dispersion at the outlet of the classifier tube 10. Metal nano powder classification method using a pulsed magnetic field.
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