Установка для синтеза углеродного наноматериала

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ СИНТЕЗА УГЛЕРОДНОГО НАНОМАТЕРИАЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Жданок Сергей Александрович Крауклис Андрей Владимирович Самцов Птр Петрович Лозников Роман Анатольевич Волжанкин Валерий Михайлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Установка для синтеза углеродного наноматериала, содержащая плазмохимический реактор, верхняя часть которого состоит из кварцевой трубки с катодом, подключенным к источнику энергии, и анодом с центральным отверстием, связанным с камерой осаждения,снабженного системой автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала,а также систему газоснабжения, отличающаяся тем, что система автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала выполнена в виде поршня с приводом возвратно-поступательного движения, снабженного радиальными пластинами с наклонными поверхностями, образующими -образные выемки по периферии, в которые помещены плавающие сегменты-скребки треугольного сечения, одной поверхностью примыкающие к стенке камеры осаждения, а двумя другими контактирующие с наклонными поверхностями -образных пазов пластин. 49152008.12.30 Предлагаемое техническое решение относится к области изготовления и обработки наноструктур, в частности к установкам для получения углеродных наноматериалов, содержащих многостенные углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна и частицы нанографита и может быть использовано в установках для создания полимерных нанокомпозитов, применяемых в машиностроении, приборостроении, химической промышленности, авиастроении, электронике, электротехнике и других отраслях народного хозяйства. Известна установка для синтеза углеродного наноматериала, содержащая плазмохимический реактор, верхняя часть которого состоит из кварцевой трубки, в которой размещен катод, соединенный с источником энергии и анод с центральным отверстием,связанный с камерой осаждения, а также элементы системы газоснабжения. Камера осаждения углеродного наноматериала снабжена системой автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала, в виде шнека с электроприводом 1 (прототип). Однако при снятии углеродного наноматериала со стенок камеры осаждения происходит быстрый износ шнека. Поскольку, осажденный на стенках наноматериал, содержит многостенные углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна и частицы аморфного углерода, представляющие собой абразивный материал. Из-за образования зазора между стенкой камеры осаждения и шнеком ухудшается процесс снятия углеродного наноматериала, что приводит к необходимости замены шнека. Кроме того, увеличение износа происходит из-за того, что часть шнека постоянно находится в зоне высокой температуры. Это требует затраты времени на охлаждение и разборку-сборку установки, что приводит к снижению производительности. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение производительности и срока службы установки для синтеза углеродного наноматериала. Задача решается следующим образом. Известная установка для синтеза углеродного наноматериала, содержит плазмохимический реактор, верхняя часть которого состоит из кварцевой трубки с катодом, подключенным к источнику энергии, и анодом с центральным отверстием, связанным с камерой осаждения, и снабженного системой автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала. Согласно предлагаемому техническому решению система автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала выполнена в виде поршня с приводом возвратно-поступательного движения,снабженного радиальными пластинами с наклонными поверхностями, образующими образные выемки по периферии, в которые помещены плавающие сегменты-скребки треугольного сечения, одной поверхностью примыкающие к стенке камеры осаждения, а двумя другими контактирующие с наклонными поверхностями -образных пазов пластин. Такое выполнение системы автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала исключает образование зазора между сегментами-скребками и стенкой камеры осаждения. На фиг. 1 показана схема общего вида предлагаемой установки. На фиг. 2 - расположение радиальных пластин поршня системы автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала. Предлагаемая установка для синтеза углеродного наноматериала содержит кварцевую трубку 1 с расположенным в ней катодом 2, связанным с источником энергии 3. В нижней части кварцевой трубки 1 расположен анод 4 с центральным отверстием, связанным с камерой осаждения 5. Установка снабжена системой газоснабжения 6. Камера осаждения 5 снабжена системой автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала, выполненной в виде поршня 7, с приводом возвратно-поступательного движения 8. Поршень 7 снабжен радиальными пластинами 9 с наклонными поверхностями, образующими образные выемки по периферии, в которые помещены свободно плавающие сегментыскребки 10, закрепленные на поршне 7 и перемещаемые пластинами 9. Сегменты-скребки 2 49152008.12.30 10 выполнены в виде свободно плавающих секторов треугольного сечения, одной поверхностью примыкающей к стенке камеры осаждения 5 и двумя другими, контактирующими с -образными пазами пластин 9 поршня 7. Установка работает следующим образом. В кварцевую трубку 1 подается газовая смесь через систему газоснабжения 6. Зажигание и дальнейшее горение разряда обеспечивает источник энергии 3. Далее происходит обработка рабочей газовой смеси плазмой высоковольтного разряда в зоне между катодом 2 и анодом 4. После обработки разрядом рабочей газовой смеси, полученный углеродный наноматериал вместе с потоком газа, направляется в камеру осаждения 5 углеродного наноматериала через отверстие анода 4. Углеродный наноматериал осаждается на внутренних стенках камеры осаждения 5. Привод возвратно-поступательного движения 8 приводит скребковое устройство в возвратно - поступательное движение. При перемещении поршня 7 относительно стенки камеры осаждения 5 пластины 9 наклонной поверхностью входят в контакт с такой же наклонной поверхностью сегментов-скребков 10, в результате чего возникает сила, прижимающая сегмент-скребок к стенке камеры осаждения, образуя клин. Усилие поджатия сегмента-скребка к стенке камеры осаждения можно подобрать за счет выбора оптимального угла контактируемых поверхностей. Таким образом, преимуществом предлагаемого устройства является устранение влияния износа поверхности контакта сегмента-скребка со стенкой камеры осаждения за счет возникновения эффекта самозатачивания, а достаточная массивность сегмента-скребка и его периодическое появление в зоне высокой температуры исключает подгорание, что повышает производительность и срок службы установки для синтеза углеродного наноматериала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3