УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ НАНОЧАСТИЦ

Полезная модель относится к левитационно-струйному способу получения наночастиц металлов, биметаллов и их оксидов.
Известно устройство, содержащее герметичную камеру с исходным материалом и механизмом подачи, соединенную с направляющей и камерой подачи газового поток. Кварцевая трубка является рабочей зоной устройства, в которую непрерывно подается исходный материал и газовая среда. Вокруг кварцевой трубки расположен высокочастотный индуктор, состоящий из двух катушек и, включенных между собой противофазно таким образом, что одни их концы соединены с короткозамкнутым соединителем, а вторые - с электродами высокочастотного генератора. Верхний конец кварцевой трубки соединен с камерой подачи газового потока, а нижний ее конец - с системой охлаждения газового потока с микрочастицам, которая в свою очередь соединена с устройством фильтрации и сбора микрочастиц, контейнером сбора микрочастиц исходного материала и каплеуловителем расплава исходного материала (RU 135950, МПК B22F 9/12, опубл. 27.12.2013).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, к источнику для индукционного нагрева необходим насос и бак с охлаждающей жидкостью для охлаждения высокочастотного индуктора (чиллер), кроме того является менее энергоэффективным, так как при плохом согласовании высокочастотного индуктора с исходным материалом требуется большая мощность на нагрев.
Технический результат заключается в упрощении и удешевлении устройства, повышении энергоэффективности, что увеличивает количество получаемых металлсодержащих наночастиц за счет увеличения мощности рабочей зоны сварочной дуги высокочастотного инвертора.
Технический результат достигается тем, что устройство содержит герметичную камеру с исходным проволочным материалом и механизмом подачи, соединенную с ней камеру подачи газового потока, систему охлаждения газового потока и устройство фильтрации и сбора наночастиц, контейнер для сбора наночастиц и кварцевую трубку с рабочей зоной. Верхний конец кварцевой трубки соединен с камерой подачи газового потока для подачи исходного проволочного материала и газового потока в рабочую зону, а нижний конец - через систему охлаждения газового потока и фильтром газового потока с контейнером для сбора наночастиц. В кварцевой трубке установлены два электрода, один выше другого, которые подключены к высокочастотному инвертору с образованием в рабочей зоне сварочной дуги, обеспечивающей испарение исходного проволочного материала в газовом потоке с образованием металлсодержащих наночастиц.
На чертеже изображен общий вид устройства для получения металлсодержащих наночастиц.
Устройство содержит герметичную камеру 1 с исходным проволочным материалом 2 и механизмом подачи 3, соединенную с камерой подачи газового потока 4. Верхний конец кварцевой трубки 5 соединен с камерой подачи газового потока 4 для подачи исходного проволочного материала 2 и газового потока в рабочую зону, а нижний ее конец - с системой охлаждения газового потока 6, которая в свою очередь соединена с фильтром газового потока 7 и контейнером для сбора наночастиц 8. В кварцевой трубке 5 установлены два электрода 9 и 10, причем один выше другого. Электроды 9 и 10 подключены к высокочастотному инвертору 11 с образованием в рабочей зоне сварочной дуги, обеспечивающей испарение исходного проволочного материала 2 в газовом потоке с образованием металлсодержащих наночастиц.
Устройство работает следующим образом. Исходный проволочный материал 2, намотанный на катушки, в виде любого размера проволоки, помещают в герметичную камеру 1. Для подачи исходного проволочного материала 2 в рабочую зону сварочной дуги высокочастотного инвертора 11 используют механизм подачи 3 с шаговыми двигателями, находящегося в герметичной камере 1. Исходный проволочный материал 2 по любой траектории непрерывно подают вместе с газовым потоком из камеры подачи газового потока 4 в кварцевую трубку 5 и в сварочную дугу высокочастотного инвертора 11, образованную электродами 9 и 10, где происходит расплав и испарение исходного проволочного материала 2 с образованием металлсодержащих наночастиц, с последующим выносом их из кварцевой трубки 5 газовым потоком в систему охлаждения газового потока 6, в которой часть частиц осаждается на стенках системы охлаждения газового потока 6, а другая - с газовым потоком проходит через фильтр газового потока 7, где металлсодержащие наночастицы осаждаются, а газовый поток выводится из фильтра газового потока 7. Все осевшие отфильтрованные металлсодержащие наночастицы собираются в контейнер для сбора наночастиц 8.
Все узлы устройства выполнены в герметичном разъемном исполнении. Размеры получаемых металлсодержащих наночастиц можно варьировать в широких пределах (от 10 нм до 500 нм) в зависимости от величины и частоты выходного тока высокочастотного инвертора 11 для сварки на переменном токе, применяемого газа и состава исходного проволочного материала 2.
По сравнению с известным решением предлагаемое является конструктивно более простым, отсутствует источник для индукционного нагрева, к которому необходим насос и бак с охлаждающей жидкостью для охлаждения высокочастотного индуктора (чиллер), кроме того является более энергоэффективным, позволяет быстрее получать большие аэрозольные объемы металлсодержащих наночастиц, путем прямой непрерывной подачи исходного проволочного материала в рабочую зону сварочной дуги высокочастотного инвертора с последующим расплавом и испарением в ней, выведением металлсодержащих наночастиц газовым потоком и дальнейшим их охлаждением и сбором, что увеличивает количество получаемых металлсодержащих наночастиц.