Способ аэрозольного распыления наночастиц в постоянном электрическом поле

Изобретение относится к области создания анизотропных наноструктурированных пленок. Изобретение может быть использовано для создания новых элементов фотоники и оптоэлектроники. Способ аэрозольного распыления наночастиц в постоянном электрическом поле включает осаждение коллоидных наночастиц на твердые подложки в постоянном электрическом поле напряженностью 105-108 В/м, создаваемом между фокусирующей сеткой-катодом и нагреваемым металлическим основанием-анодом. Распыление на подложку проводится под давлением от 1 до 10 атм с покоординатным сканированием с заданной скоростью и расстоянием распыляющей форсунки - подложки с регулируемой за счет этого площадью покрытия и возможностью формирования тонкой пленки или слоистой структуры за счет многократного осаждения. Техническим результатом изобретения является контроль толщины получаемых пленок. 6 ил.

 

Изобретение относится к области создания наноструктурных покрытий, состоящих из наночастиц различных материалов, и может использоваться в получении поверхностей с изменяемыми анизотропными свойствами.

Известно изобретение "УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА КАПЕЛЬ СТРУИ РАСПЫЛЕННОЙ ЖИДКОСТИ"(Патент Ru № 2 433 872C1 МПК B05B 12/08(2006.01). Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике дисперсных потоков и может быть использовано в двигателестроении для определения дисперсных характеристик топливовоздушных струй, по которым можно судить о распределении капель струи по размерам. Устройство для определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости содержит форсунку, формирующую струю распыленной жидкости, и снабжено тензометрическим датчиком для регистрации динамики изменения давления жидкости в форсунке. Датчик связан через тензометрический усилитель с блоком обработки сигналов, скоростной видеокамерой для регистрации светового излучения, прошедшего через дисперсный поток воздуха, двумя кольцами. В каждом из колец оппозитно друг к другу расположены источник света и фотоэлемент, предназначенные для контроля одной и той же массы потока струи жидкости. Источник светового излучения выполнен в виде газового лазера. Оптическая система выполнена в виде расположенных последовательно с лазером коллиматора и диафрагмы. Форсунка с тензометрическим датчиком, диафрагма, коллиматор, скоростная видеокамера и два кольца закреплены в защитном кожухе. Технический результатом изобретения является повышенная точность и достоверность определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости, а также расширение диапазона регистрации размеров дисперсного потока капель жидкости вследствие отсутствия трансформации струи распыленной жидкости и, следовательно, дробления капель за счет внешних возмущающих сил.

Недостатком метода является то, что данное устройство определяет дисперсный состав микрокапель, а не контролирует равномерное нанесение наноструктур на поверхность.

Известно изобретение "ФОРСУНКА ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ НАХОДЯЩЕЙСЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ЖИДКОСТИ" (Патент RU № 2 301 710 C2 МПК B05D 1/02 (2006.01).

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для регулировки выходной секции форсунки, и может применяться в промышленных установках. Устройство для распыления перенагретой жидкости в виде мелких капель с высокой скоростью имеет температуру перенагретой жидкости Т0 и давление Р0. Давление Р0 превышает давление насыщенного пара РS при соответствующей температуре Т0. Давление насыщенного пара PS превышает давление Р1 газообразной среды, в которую распыляется жидкость. Устройство имеет корпус форсунки, закрепленный на суппорте. Суппорт обеспечивает поступление перенагретой жидкости. Корпус форсунки имеет патрубок, в котором циркулирует перегретая жидкость. Форсунка имеет, по меньшей мере, одно сужающееся сопло и по меньшей мере один инжектор. Инжектор разгоняет перегретую жидкость для подачи в расширяющееся сопло. Расширяющее сопло увеличивает объем и разгон перегретой жидкости. Струя жидкости частично испаряется в сопле и взрывается под воздействием эффекта собственной упругости пара, с формированием смеси мелких капель и пара. Образующая расширяющегося сопла расположена под углом к образующей инжекторов в месте своего пересечения с ней. Выходное сечение сопла имеет размеры, обеспечивающие выбрасывание смеси из форсунки под давлением внешней среды Р1 с максимальной скоростью. Изобретение позволяет распылять в виде мелких капель значительные объемы жидкости на очень больших скоростях, упростить конструкцию форсунки, повысить ее производительность и облегчить процесс изготовления.

Недостатком метода является то, что жидкость подаётся при высокой температуре и тем самым, это не позволит нанести слой наночастиц в коллоидном растворе без повреждений.

Известно изобретение "РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ" Патент RU № 2 329 873 C2 МПК B05B 7/00 (2006.01), B05B 7/28 (2006.01)

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для распыления жидких сред, а именно к распылителям эжекционного типа с мелкодисперсным распылом капель жидкости. Распылитель содержит корпус, выходное сопло и патрубок подачи жидкости, соосно установленный в полости корпуса с образованием между внутренней поверхностью корпуса и патрубком подачи жидкости кольцевого канала, сообщенного с отверстием подвода газа. Кольцевой канал соединен с выходным соплом через направляющие каналы, торцевая часть патрубка подачи жидкости со стороны входа в выходное сопло и обращенная к ней часть выходного сопла выполнены в форме конических поверхностей. Профилированный канал выходного сопла включает последовательно расположенные входной кольцевой участок, сужающийся в направлении течения потока, и сопряженный с ним выходной цилиндрический участок. Входной участок профилированного канала сопла образован между конической поверхностью торцевой части патрубка подачи жидкости и конической поверхностью выходного сопла. Выходное сечение отверстия патрубка подачи жидкости расположено между выходным сечением входного конического участка и выходным сечением выходного цилиндрического участка профилированного канала сопла. Направляющие каналы ориентированы параллельно оси симметрии профилированного канала выходного сопла. Изобретение обеспечивает повышение эффективности генерации мелкодисперсного пространственно-однородного газокапельного потока, равномерности распределения монодисперсных капель жидкости в потоке и возможность регулирования параметров потока при снижении затрат на изготовление и эксплуатацию устройства.

Недостатком метода является то, что данное устройство не позволяет контролировать толщину слоя нанесённого материала и не способно распылять жидкости без периодической остановки.

Техническим результатом изобретения является усовершенствованный способ распыления наночастиц в постоянном электрическом поле, отличающийся тем, что при распылении коллоидных растворов, позволяет фокусировать капельный поток с помощью отрицательно заряженной сетки на поверхность нагреваемой подложки, которая в свою очередь эффективно испаряет жидкость и обеспечивает равномерное осаждение наночастиц без их дальнейшего перемещения в малой испаряющейся капле жидкости.

Технический результат достигается за счет способа, включающего осаждение коллоидных наночастиц на твердые подложки в постоянном электрическом поле напряженностью 105-108 В/м, создаваемом между фокусирующей сеткой-катодом и нагреваемым металлическим основанием-анодом, а также проведение распыления на подложку под давлением от 1 до 10 атмосфер с покоординатным сканированием с заданной скоростью и расстоянием распыляющей форсунки - подложки с регулируемой за счет этого площадью покрытия и возможностью формирования тонкой пленки или слоистой структуры за счет многократного осаждения.

Описание способа: из металлической распыляющей форсунки, прикрепленной к г-образно установленной штанге с помощью прямоугольного зажима (1), под давлением, нагнетаемым компрессором (1-10 атмосфер) распыляется коллоидный раствор с наночастицами металлов, через фокусирующую металлическую сетку к которой прикреплен отрицательный контакт для контроля траекторий разлета частиц (2), расположенную под соплом форсунки на регулируемом расстоянии до подложки, через которую распыляемый коллоидный раствор осаждается на подложку к которой подается положительный заряд, с температурой, задаваемой в диапазоне 20-100ºС за счет термоэлемента (3), находящуюся на координатном столике (4).Такая схема позволяет изменять углы разлета частиц и капель в процессе осаждения, так как коллоидные частицы имеют отрицательный заряд (фиг.1). В этом случае под действием электрического поля напряженностью 105-108В/м, проходя через сетку, все частицы приобретают ускорение, направленное в сторону положительного контакта - анода и фокусируются внутри каждой ячейки за счет кулоновского отталкивания от отрицательно заряженной поверхности сетки. При осаждении на подложку частицы из-за разности зарядов фиксируются на поверхности (Фиг.2).

Управление процессом распыления ведется при помощи сервопривода, программируемого микроконтроллером, что позволяет манипулировать расходом распыляемого коллоидного раствора. Выбор давления, подаваемого компрессором обусловлен тем, что в диапазоне от 1-10 атмосфер, происходит эффективное распыление без повреждения наночастиц и их агломератов. Скорость перемещения подложки при помощи координатного столика варьируется, в зависимости от расстояния распыляющей форсунки до поверхности осаждаемого слоя.

Схематическое изображение получаемой поверхности при использовании способа аэрозольного распыления наночастиц изображено на Фиг. 3. Осаждение внутри одной микрокапли показано на АСМ-изображении (Фиг.4). Таким образом изменяя диаметр ячейки сетки, расстояние между сеткой и подложкой, величину напряженности поля можно варьировать морфологией осаждаемого слоя. Многократное сканирование поверхности подложки позволяет формировать слоистые покрытия (Фиг.5).

Результатом использования такого способа является получение метаповерхностей с высокой анизотропией, что предопределяет оптические и электрофизические свойства покрытия в целом. Демонстрация анизотропии свойств неоднородных пленок в зависимости от средней толщины осажденного слоя наночастиц показана на Фиг.6: а) электрофизические свойства металлических пленок, проявляемые в отклонении вольт-амперных характеристик пленок от линейного закона Ома типичного для диапазона напряжений 0-1 В; б) оптические свойства спектров пропускания, в которых с ростом толщины пленки, наблюдается появление нетипичных дополнительных областей поглощения и пропускания излучения.

Способ осаждения коллоидных наночастиц на твердые подложки в постоянном электрическом поле напряженностью 105-108 В/м, создаваемом между фокусирующей сеткой-катодом и нагреваемым металлическим основанием-анодом, отличающийся тем, что проводят распыление на подложку под давлением от 1 до 10 атм с покоординатным сканированием с заданной скоростью и расстоянием распыляющей форсунки - подложки с регулируемой за счет этого площадью покрытия и возможностью формирования тонкой пленки или слоистой структуры за счет многократного осаждения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области получения углеродных покрытий. Предложен способ получения пироуглеродных покрытий из производных гуанидина, включающий формирование органическими соединениями пироуглеродного покрытия при осаждении пироуглерода из газовой фазы, при котором в качестве исходного органического соединения используют ароматические и алифатические энергоемкие производные нитрогуанидина, которые смешивают с дисперсным материалом с последующим резким нагревом до 300°С, при котором запускается процесс разложения производных гуанидина с образованием пироуглеродного покрытия на поверхности дисперсного материала.

Изобретение относится к порошковой металлургии и изготовлению наноструктур, которые могут быть использованы для производства приборов квантовой информатики, радиофотоники и наноэлектроники, а также для получения покрытий и в аддитивных технологиях. Установка для электроимпульсного управляемого получения наночастиц токопроводящих материалов содержит зарядный 3 и разрядный 8 контуры.

Изобретение имеет отношение к биологически активному нанокомпозитному слою на основе коллагеновых нановолокон для нанесения на ортопедические и зубные имплантаты на основе металлов или металлических сплавов, ортопедическому или зубному имплантату на основе металла или металлических сплавов и способу изготовления указанного слоя.

Изобретение относится к нанотехнологии, химической промышленности и биомедицине и может быть использовано при изготовлении сенсорных, электронных и оптоэлектронных приборов, высокоселективных твердотельных катализаторов, а также биосенсоров. Способ получения стабилизированных частиц диоксида церия с контролируемым нанодисперсным распределением по размерному составу включает три этапа.

Группа изобретений относится к сборному устройству и производственной системе для получения материала углеродных нанотрубок. Сборное устройство для сбора пленок углеродных нанотрубок или волокон углеродных нанотрубок содержит предварительный регулировочный механизм для регулирования ориентации по меньшей мере одного пучка агрегатов углеродных нанотрубок, намоточный механизм для намотки и сбора агрегатов углеродных нанотрубок, вытягиваемых из предварительного регулировочного механизма.

Предложен способ получения мезопористых углеродных материалов, включающий обеспечение внутреннего расходуемого импланта, нанесение углерода на поверхность внутреннего расходуемого импланта для образования углеродной оболочки, удаление внутреннего расходуемого импланта для получения мезопористого углеродного материала, причем исходный расходуемый имплант с нанесенным на него углеродом является отходом кремниевого производства - пылью циклонов или рукавной пылью, где удаление расходуемого внутреннего импланта происходит путем твердофазной реакции с сухой солью, где в качестве соли используется фторид или бифторид аммония, при температуре 350-400ºC, продукты травления темплата возгоняются, полученные мезопористые углеродные структуры не разрушаются.

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к способу получения фракций ниосом. Способ фракционирования ниосом, включающий разбавление суспензии ниосом фосфатно-солевым буфером, центрифугирование при 2000 об/мин, затем суперанатант переносят в чистую пробирку, центрифугируют при 12000 об/мин, полученный осадок ниосом ресуспендируют фосфатно-солевым буфером, с получением ниосом размером 200±50 нм, при определенных условиях.

Настоящее изобретение относится к области медицины, а именно к экспериментальным исследованиям в онкологии, и может быть использовано для получения фармацевтического средства для торможения пролиферативной активности клеток рака шейки матки Hela, включающее использование металлического порошка, полученного электрическим взрывом металлической проволоки в атмосфере газа, при этом ведут электрический взрыв проволоки из низкоуглеродистой стали при удельной энергии 7-18 кДж/г и длительности импульса 1,2-2 мкс в реакторе, предварительно вакуумированном до остаточного давления 10-2 Па, а затем заполненном монооксидом углерода до давления 105 Па при скорости циркуляции газового потока в реакторе 10 м/с, осажденные в ловушку продукты взрыва пассивируют в атмосфере воздуха в течение не менее 48 часов, полученный порошок извлекают и смешивают с раствором питательной среды RPMI-1640 с L-глутамином, рН которого составляет 7,2, в пропорции массы порошка к объёму указанного раствора от 1:10 до 2,7:10, затем центрифугируют до разделения фаз, жидкую фазу сливают и используют в качестве фармацевтического средства.

Изобретение относится к способу модификации поверхностей пластин паяного пластинчатого теплообменника (ППТО). В вакуумной камере размещают пластины и углеродсодержащую мишень.

Изобретение относится к технологии формирования наноструктурированных покрытий и может быть использовано для создания сенсоров, электронных устройств, катализаторов. Техническая проблема заявляемого изобретения заключается в разработке эффективного способа переноса нитевидных нанокристаллов на подложку без потерь и загрязнений.

Изобретение относится к способу и установке для электростатического нанесения порошкового покрытия. Способ включает в себя этапы, на которых непрерывно получают рабочую текучую среду, содержащую воздух, очищенный от нежелательных веществ; подают указанную рабочую текучую среду под давлением в диапазоне от 0,5 до 10 бар в контейнер (2), содержащий некоторое количество порошка (3) покрытия; извлекают из указанного контейнера (2) первый поток, содержащий рабочую текучую среду и порошок; распыляют указанный поток рабочей текучей среды и порошка при помощи рабочей текучей среды под давлением в диапазоне от 0,5 до 10 бар; подают рабочую текучую среду под давлением в диапазоне от 0,5 до 10 бар, чтобы создать второй передающий поток, содержащий рабочую текучую среду и распыленный порошок; электростатически заряжают указанный второй поток рабочей текучей среды и распыленного порошка под давлением; и подают указанный электростатически заряженный второй поток рабочей текучей среды и распыленного порошка на подложку (1) при температуре в диапазоне от -15°C до +45°C.
Наркология
Наверх