RU2272697C1 - Способ производства наночастиц - Google Patents
Способ производства наночастиц Download PDFInfo
- Publication number
- RU2272697C1 RU2272697C1 RU2004127426/02A RU2004127426A RU2272697C1 RU 2272697 C1 RU2272697 C1 RU 2272697C1 RU 2004127426/02 A RU2004127426/02 A RU 2004127426/02A RU 2004127426 A RU2004127426 A RU 2004127426A RU 2272697 C1 RU2272697 C1 RU 2272697C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- outlet
- dielectric fluid
- inlet
- dielectric liquid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, к способам получения металлических и оксидных наночастиц. В предложенном способе, включающем помещение в камеру с диэлектрической жидкостью электродов и осуществление между ними импульсного электрического разряда с образованием дуги, согласно изобретению измеряют расстояние между электродами и поддерживают его постоянным, осуществляют проточное движение диэлектрической жидкости через камеру, при этом измеряют температуру диэлектрической жидкости на входе и выходе из камеры и поддерживают в заданных пределах значения температуры как на входе, так и на выходе из камеры, изменяя расход диэлектрической жидкости, проходящей через камеру, при этом обеспечивают разность температур диэлектрической жидкости на выходе из камеры и на входе в камеру не более 7°С. Обеспечивается повышение качества наночастиц и увеличение доли наночастиц с размерами 5-50 нм. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии получения металлических или оксидных наночастиц.
В настоящее время наночастицы металлов (с размерами от 5 до 50 нм) широко применяются в электронной и химической промышленности, медицине и ряде других отраслей.
Известен способ производства наночастиц, при котором отрезки металлической проволоки диаметром 7,5-25 мкм помещают в камеру и пропускают через них электрический ток от генератора импульсов с рабочим током 450 кА и длительностью единичного импульса 100 нс. Происходит взрыв отрезка проволоки, при котором образуются наночастицы, см. Р Sen и др. "Preparation of Cu, Ag, Fe and Al nanoparticles by the exploding wire technique", Proc. Indian Sci (Chem. Sci Vol.115, Nos 5&6, October-December 2003, p.p.499-508, Indian Academy of Sciences (копия ссылки прилагается).
Недостатком этого способа является недопустимо большой разброс получаемых частиц по их размерам: наночастицы (1-100 нм), отдельные фрагменты проволоки (10 мкм и более). Кроме того, реализация способа требует наличия весьма прочной камеры, мощного специального генератора; учитывая чрезвычайно высокий уровень рабочих токов (сотни килоампер), процесс крайне сложно автоматизировать в режиме непрерывной работы.
Известен способ производства наночастиц, в котором в камеру с диэлектрической жидкостью помещают электроды и осуществляют между ними импульсный электрический разряд с образованием дуги, см. W.H.Lee и др., "Electro-discharge method to manufacture superparamagnetic iron oxide nanoparticles". International Journal of Nanoscience, Vol 2, Nos 4&5 (2003), p.p.271-282 (копия ссылки прилагается).
Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.
При реализации этого способа температура диэлектрической жидкости меняется неконтролируемо в весьма широких пределах. Это приводит к тому, что условия разряда также меняются в широком диапазоне значений. В результате получаемые наночастицы имеют размеры от 5 до 300 нм, в то время как наночастицы проявляют специфические, необходимые для их практического использования, свойства при размерах от 5 до 50 нм.
Кроме того, на качество получаемых наночастиц влияет непостоянство расстояния между электродами, что также резко изменяет параметры разряда; в камере накапливаются продукты эрозии электродов - ионы и микрочастицы, которые в свою очередь негативно влияют на условия разряда и, соответственно, параметры продукта (наночастицы).
В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения качества наночастиц путем увеличения доли наночастиц с размерами 5-50 нм в общей массе получаемых наночастиц.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе производства наночастиц, в котором в камеру с диэлектрической жидкостью помещают электроды и осуществляют между ними импульсный электрический разряд с образованием дуги, измеряют расстояние между электродами и поддерживают его постоянным, осуществляют проточное движение диэлектрической жидкости через камеру, при этом измеряют температуру диэлектрической жидкости на входе и выходе из камеры и поддерживают в заданных пределах значения температуры как на входе, так и на выходе из камеры, изменяя расход диэлектрической жидкости, проходящей через камеру, при этом обеспечивают разность температур диэлектрической жидкости на выходе из камеры и на входе в камеру не более 7°С; температуру диэлектрической жидкости могут поддерживать в пределах от 5 до 50°С; в диэлектрическую жидкость могут подавать инертный газ; в диэлектрическую жидкость могут подавать кислород.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".
Благодаря реализации отличительных признаков изобретения достигается весьма важный результат, который состоит в значительном повышении удельной доли наночастиц с размерами 5-50 нм, в наибольшей степени проявляющих специфические свойства.
Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема установки для реализации способа.
В камере 1, выполненной из прочного диэлектрического материала, в частности поликарбоната, размещены металлические электроды 2 и 3. Электрод 2 снабжен приводом 4, обеспечивающим его перемещение с целью поддержания заданного постоянного значения межэлектродного расстояния. Контроль этого расстояния осуществляется с помощью оптического сенсора 5, который связан с контроллером 6. При изменении межэлектродного расстояния сенсор 5 подает соответствующий сигнал в контроллер 6, который управляет приводом 4 электрода 2. Электроды 2, 3 соединены с генератором 7 высоковольтных импульсов (напряжение холостого хода 50 кВ, ток 20 А). Диэлектрическая жидкость, например деионизированная вода, подается в магистраль 8 и затем с помощью насоса 9 через входную часть 10 камеры поступает внутрь камеры. Насос 9 управляется приводом 11, связанным с контроллером 6. В камере 1 расположены датчик 12 (на выходе) и датчик 13 (на входе) температуры жидкости в камере, связанные с контроллером 6. В выходной части 14 камеры 1 установлен сепаратор 15, из которого по патрубку 16 после сепарирования поступают произведенные наночастицы. Вода и микрочастицы удаляются через патрубок 17.
При периодическом осуществлении электрических разрядов между электродами 2 и 3 происходит их эрозия, в результате которой образуются наночастицы, а также ионы и микрочастицы. При повышении температуры диэлектрической жидкости сигналы от датчиков 12 и 13 поступают в контроллер 6, который управляет приводом 11 насоса 9. Расход диэлектрической жидкости через камеру 1 возрастает, и температура жидкости на выходе камеры понижается, оставаясь в заданных пределах, практически не выше 50°С. Поддержание температуры диэлектрической жидкости в камере 1 ниже 5°С нецелесообразно, поскольку не приводит к заметному улучшению качества продукта, но при этом нерационально увеличивается расход диэлектрической жидкости. При температуре свыше 50°С резко уменьшается удельная доля наночастиц с требуемыми размерами. Кроме того, контроллер 6 обеспечивает разность температур на входе и выходе камеры 1 не более 7°С, так как при превышении этого значения происходит газовыделение из диэлектрической жидкости с образованием пузырьков, что отрицательно влияет на условия разряда и, соответственно, на качество наночастиц.
В случае необходимости получения преимущественно металлических наночастиц в диэлектрическую жидкость подают инертный газ, например аргон.
При необходимости получения преимущественно оксидных наночастиц в диэлектрическую жидкость подают кислород.
Результаты испытаний способа приведены в таблице. Были использованы электроды из меди.
Таким образом, установлено существенное увеличение доли наночастиц с размерами 5-50 нм при реализации заявленного способа в сравнении со способом-прототипом.
Для реализации способа использовано известное оборудование и материалы, что обусловливает соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".
Claims (4)
1. Способ производства наночастиц, в котором в камеру с диэлектрической жидкостью помещают электроды и осуществляют между ними импульсный электрический разряд с образованием дуги, отличающийся тем, что измеряют расстояние между электродами и поддерживают его постоянным, осуществляют проточное движение диэлектрической жидкости через камеру, при этом измеряют температуру диэлектрической жидкости на входе и выходе из камеры и поддерживают в заданных пределах значения температуры как на входе, так и на выходе из камеры, изменяя расход диэлектрической жидкости, проходящей через камеру, при этом обеспечивают разность температур диэлектрической жидкости на выходе из камеры и на входе в камеру не более 7°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддерживают температуру диэлектрической жидкости в пределах от 5 до 50°С.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в диэлектрическую жидкость подают инертный газ.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в диэлектрическую жидкость подают кислород.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004127426/02A RU2272697C1 (ru) | 2004-09-07 | 2004-09-07 | Способ производства наночастиц |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004127426/02A RU2272697C1 (ru) | 2004-09-07 | 2004-09-07 | Способ производства наночастиц |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2272697C1 true RU2272697C1 (ru) | 2006-03-27 |
Family
ID=36388857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004127426/02A RU2272697C1 (ru) | 2004-09-07 | 2004-09-07 | Способ производства наночастиц |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2272697C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102717083A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-10-10 | 天津大学 | 激光制备金属镉纳米颗粒的方法 |
WO2013116411A1 (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | Oaks Plasma, Llc | Apparatus and method for treatment of periodontal disease |
RU196297U1 (ru) * | 2019-07-29 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук (ИЭЭ РАН) | Устройство для изготовления водной дисперсии наночастиц |
-
2004
- 2004-09-07 RU RU2004127426/02A patent/RU2272697C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
W.H.LEE и др. Electro-discharge method to manufacture superparamagnetic iron oxide nanoparticles, International Journal of Nanoscience, Vol. 2, Nos 4&5 (2003), p.p.271-282. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013116411A1 (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | Oaks Plasma, Llc | Apparatus and method for treatment of periodontal disease |
US8956157B2 (en) | 2012-01-31 | 2015-02-17 | Alexander Philippovich Rutberg | Apparatus and method for treatment of periodontal disease |
CN102717083A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-10-10 | 天津大学 | 激光制备金属镉纳米颗粒的方法 |
CN102717083B (zh) * | 2012-05-28 | 2014-07-09 | 天津大学 | 激光制备金属镉纳米颗粒的方法 |
RU196297U1 (ru) * | 2019-07-29 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук (ИЭЭ РАН) | Устройство для изготовления водной дисперсии наночастиц |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2005023406A2 (en) | Production of nanoparticles and microparticles | |
Borra et al. | Vaporization of bulk metals into single-digit nanoparticles by non-thermal plasma filaments in atmospheric pressure dielectric barrier discharges | |
Tseng et al. | Rapid and efficient synthesis of silver nanofluid using electrical discharge machining | |
KR20170071477A (ko) | 금속재료의 처리장치 | |
RU2272697C1 (ru) | Способ производства наночастиц | |
EP3233338A1 (en) | Dielectric barrier discharge plasma method and apparatus for synthesizing metal particles | |
US20200207132A1 (en) | Silver ink for 3d printing and 3d printing method using same | |
JP2007270184A (ja) | 電極、金属微粒子の製造装置および金属微粒子の製造方法 | |
Kornev et al. | Spark erosion in a metal spheres bed: Experimental study of the discharge stability and energy efficiency | |
Chakraborty et al. | Modeling & analysis of B4C powder mixed wire EDM process for improving performance criteria of Ti6Al4V | |
RU2755222C1 (ru) | Плазменно-ультразвуковой способ получения металлического порошка (варианты) | |
Lohmann et al. | Size and charge distribution of liquid metal electrospray generated particles | |
JP2007305498A (ja) | イオン発生・放出用放電電極対及びそれを用いたイオン発生器、並びにイオン発生装置 | |
KR20120126358A (ko) | 스파크 방전장치와 하전장치를 이용한 금속합금 제조장치 및 제조방법 | |
Tmenova | Experimental characterization of the underwater pulsed electric discharge | |
RU2115515C1 (ru) | Способ получения высокодисперсных порошков неорганических веществ | |
Tseng et al. | Analysis of the suspension stability of silver nanocolloids prepared by electric spark discharge method | |
Sleptsov et al. | Investigation of the synthesis of nanoparticles by pulsed electrical erosion in the conditions of overvoltage of the discharge gap | |
Podliński et al. | Electrohydrodynamic flow evolution in a narrow wire-plate electrostatic precipitator | |
Chi et al. | The fabrication of a micro-spiral structure using EDM deposition in the air | |
Oshenko et al. | Electrophysical parameters of AC plasma system | |
RU2133173C1 (ru) | Способ получения порошка с микрокристаллической структурой | |
RU2693734C1 (ru) | Генератор для получения наночастиц в импульсно-периодическом газовом разряде | |
US1941861A (en) | Process for the electrical purification of gases | |
JP5272163B2 (ja) | 汚染排出物質を捕捉するフィルタ及び方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090908 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20101227 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120908 |