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 Крауклис Андрей Владимирович Самцов Петр Петрович Лозников Анатолий Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Установка для синтеза углеродного наноматериала, содержащая плазмохимический реактор, состоящий из кварцевой трубки, в которой размещен катод, подключенный к источнику энергии, и анод с центральным отверстием, связанный с камерой осаждения углеродного наноматериала с термопарами, снабженной металлическим стержнем с системой отвода тепла, а также систему газоснабжения, отличающаяся тем, что система отвода тепла выполнена в виде контура охлаждения, представляющего собой полость внутри стержня, связанную с теплообменником регулятором подачи теплоносителя, причем термопары расположены как на поверхности металлического стержня, так и на внутренней стенке камеры осаждения.(56) 1. Патент РБ 2876, МПК В 82 В 3/00. 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 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, состоящий из кварцевой трубки, в которой размещен катод, подключенный к источнику энергии и анод с центральным отверстием, связанный с камерой осаждения углеродного наноматериала, термопары, а также систему газоснабжения. Для увеличения площади осаждения углеродного наноматериала камера осаждения снабжена металлическим стержнем с системой отвода тепла через плоский торец стержня за счет теплопроводности 1 (прототип). Недостатком данного технического решения является низкая производительность установки, так как при увеличении поверхности осаждения углеродного наноматериала происходит недостаточный теплоотвод с поверхности металлического стержня, что приводит к превышению порогового значения температуры осаждения. Кроме того, использование системы отвода тепла за счет теплопроводности через плоский торец приводит к неравномерному распределению температуры вдоль поверхности стержня, что приводит к получению наноматериала с неоднородной структурой. Задачей предлагаемой установки для синтеза углеродного наноматериала является повышение ее производительности. Задача решается следующим образом. Известная установка для синтеза углеродного наноматериала, содержит плазмохимический реактор, состоящий из кварцевой трубки, в которой размещен катод, подключенный к источнику энергии, и анод с центральным отверстием, связанный с камерой осаждения углеродного наноматериала с термопарами,снабженной металлическим стержнем с системой отвода тепла, а также систему газоснабжения. Согласно предлагаемому техническому решению система отвода тепла, выполнена в виде контура охлаждения, представляющего собой полость внутри стержня, связанную с теплообменником регулятором подачи теплоносителя, причем термопары, расположены как на поверхности металлического стержня, так и на внутренней стенке камеры осаждения. На фигуре изображен общий вид схемы предлагаемой установки. Предлагаемая установка содержит плазмохимический реактор, состоящий из кварцевой трубки 1, в которой помещен катод 2, связанный с источником энергии 3, и анод 4 с центральным отверстием, связанный с камерой осаждения 5, и систему газоснабжения 6. Камера осаждения 5 снабжена металлическим стержнем 7 и термопарами 8, расположенными как на поверхности металлического стержня 7, так и на внутренней стенке камеры осаждения 5. Термопары 8 обеспечивают контроль температуры как на поверхности металлического стержня 7, так и на внутренней стенке камеры осаждения 5. Система отвода тепла, выполнена в виде контура охлаждения, представляющего собой полость внутри стержня 7, связанную с теплообменником 9 регулятором подачи теплоносителя 10, обеспечивающего регулируемый отвод тепла с поверхности металлического стержня 7. Установка работает следующим образом. Газовая смесь с помощью системы газоснабжения 6 подается в кварцевую трубку 1. Зажигание и дальнейшее горение разряда обеспечивает источник энергии 3. Далее происходит обработка рабочей газовой смеси плазмой высоковольтного разряда в зоне между 2 49832009.02.28 катодом 2 и анодом 4, после чего синтезированный углеродный наноматериал вместе с потоком газа через отверстие в аноде 4 направляется в камеру осаждения 5 углеродного наноматериала. Углеродный наноматериал осаждается как на внутренних стенках камеры осаждения 5, так и на металлическом стержне 7. Температуры поверхности камеры осаждения и стержня контролируются термопарами 8. С помощью регулятора подачи теплоносителя 10 через теплообменник 9 обеспечивается поддержание оптимальной температуры в диапазоне 650-800 С, необходимой для осаждения углеродного наноматериала на поверхности стержня 7. Таким образом, введение контура с регулируемой системой отвода тепла с поверхности стержня обеспечивает оптимальную температуру стержня, позволяет увеличивать площадь поверхности осаждения, что обеспечивает повышение производительности установки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3