本發(fā)明涉及制備石墨烯設備，尤其是一種焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置。

背景技術：

1、石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化方式排列形成的二維蜂窩狀晶體材料，具有單原子層厚度，僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一。它因其在電學、光學、力學和熱學方面的優(yōu)異性能備受關注。目前，石墨烯的常見制備方法包括機械剝離法、化學氣相沉積法、氧化還原法和有機合成法等，但高質量、低成本的制備仍是其應用的關鍵。閃光焦耳加熱(fjh)作為一種新興方法，能夠將幾乎任何碳基前驅體轉化為大量石墨烯。與傳統(tǒng)技術相比，閃光焦耳加熱(fjh)工藝具有激活方式簡單、激活時間短、能耗低、成本低、終溫高、升降溫速度快、參數(shù)調節(jié)靈活等特點。因此，該工藝在石墨烯材料的高效制備領域具有廣闊的應用前景。盡管閃光焦耳加熱(fjh)技術在石墨烯制備領域具有顯著優(yōu)勢，當前的設備自動化程度較低，制備過程依賴手動操作，效率低下，難以滿足大規(guī)模生產的需求。

2、中國專利文獻(公布號：cn219194527u、專利名稱：一種物理法制備石墨烯裝置)公開的技術內容是：包括箱體，箱體底部均勻設置有多個支撐桿，多個支撐桿橫截面形狀均設置為倒t形，支撐桿底部設置有防滑墊，防滑墊由橡膠材料制成，箱體頂部設置有封蓋，封蓋頂部設置有把手，把手橫截面形狀設置為倒u形，箱體內部設置有加工機構，以便于通過把手的設置方便操作人員將位于箱體頂部的封蓋從箱體頂部取下。

3、從上述實施方案和相應的圖紙展示可知，該石墨烯裝置在使用的過程中需要操作人員手動打開和關閉箱體來取放石墨烯材料，因而該裝置的自動化程度較低，對人手的依賴性打，不利于大規(guī)模的生產。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的缺點，設置了具有自動開合上門體的反應艙，石英管放置于送料組件中，第一機械抓取機構抓取石英管然后將其放置于反應艙內部進行反應，反應完畢之后，第二機械抓取機構再將反應后的石英管取出放置于收料組件中，本裝置自動化程度高，整個反應過程無需人工進行操作，因而能實現(xiàn)批量生產石墨烯。

2、為了解決上述技術問題，發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、一種焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，包括反應艙、送料組件、收料組件，反應艙設置有自動開合的上門體；

4、所述送料組件和收料組件分設于反應艙的兩側，送料組件上方均設置有第一機械抓取機構，收料組件上方設置有第二機械抓取機構；

5、所述送料組件和收料組件機構相同；

6、所述第一機械抓取機構和第二機械抓取機構結構相同；

7、所述送料組件用于放置裝配好的石英管，收料組件用于放置反應后的石英管。

8、更進一步地，所述反應艙內部設置有定位組件，定位組件包括石英管架，石英管架兩側設置有電極夾持部件，石英管被放置于石英管架上之后，電極夾持部件從兩側將石英管夾持住，電極夾持部件包括電極，電極通電之后可促進石英管內部的反應物進行反應。

9、更進一步地，所述反應艙一側外接氣泵，用于抽取反應倉內空氣，形成所需的真空環(huán)境；

10、所述電極連接電源，電極的放電模式為恒壓閃蒸放電、階段放電、脈沖放電、組合放電中的任意一種。

11、更進一步地，所述電極夾持部件包括定位驅動部件，定位驅動部件包括第一滑塊以及第二滑塊，第一滑塊連接石英管架一側的電極夾持部件，第二滑塊連接石英管架另一側的電極夾持部件，第一滑塊以及第二滑塊同時向中間移動則使得兩個電極夾持部件將石英管夾緊，第一滑塊以及第二滑塊同時向兩側移動則使得兩個電極夾持部件松開石英管。

12、更進一步地，所述電極夾持部件包括電極進給器，電極進給器插接有彈簧軸，彈簧軸活動插接有彈簧以及夾持板，彈簧的一端抵住電極進給器的內側，另一端抵住夾持板；電極與電極進給器連接。

13、更進一步地，所述定位組件還包括定位底座，定位底座中部連接高度支撐腳，石英管架設置于高度支撐腳上方，定位動力部件設置于石英管架下方；

14、所述定位動力部件包括滑移底座，滑移底座的一端設置有滑移驅動電機，滑移底座上設置有滑軌以及雙向螺栓，雙向螺栓的一端連接滑移驅動電機；

15、所述雙向螺栓包括反向螺紋段以及正向螺紋段，第一滑塊與反向螺紋段螺紋連接，第二滑塊與正向螺紋段螺紋連接；

16、所述第一滑塊以及第二滑塊均與滑軌滑動連接。

17、更進一步地，所述反應艙包括艙體，上門體與艙體鉸接，上門體的一側設置有杠桿軸，艙體的一側連接開合氣缸，開合氣缸的輸出端連接魚眼連接件，魚眼連接件連接杠桿軸，開合氣缸驅動上門體關閉或開啟反應艙的上方開口；

18、所述艙體的上方還設置有第一鎖合氣缸，第一鎖合氣缸輸出端連接第一插銷；

19、所述上門體遠離杠桿軸的一側設置有第二鎖體，上門體封閉反應艙的上方開口之時，第二鎖體正對第一插銷處；

20、所述第一插銷為圓錐形狀，第二鎖體的鎖孔為圓錐形狀；

21、所述反應艙還設置有正門體，正門體與艙體鉸接，艙體的側方設置有第二鎖合氣缸，第二鎖合氣缸的輸出端連接第二插銷，正門體遠離與艙體鉸接的一側設置有把手以及第一鎖體，正門體用于關閉或打開反應艙正方開口，正門體關閉反應艙正方開口之時，第一鎖體正對第二插銷處；

22、所述第二插銷為圓錐形狀，第一鎖體的鎖孔為圓錐形狀。

23、更進一步地，所述送料組件包括托盤，托盤包括托盤底座，托盤底座上設置若干支撐座，支撐座的側方設置有不少于一個v型槽，兩個支撐座之間設置有夾持空隙；

24、所述托盤底座上還設置有把手；

25、所述托盤底座設置有托盤錐孔；

26、所述送料組件包括輸送模具，輸送模具連接輸送定位底板，輸送定位底板上設置有定位錐體，托盤錐孔與定位錐體插接，托盤錐孔的內孔徑與定位錐體的外徑契合。

27、更進一步地，所述第一機械抓取機構包括x軸模組，x軸模組連接y軸模組，y軸模組連接z軸模組，z軸模組連接夾持部；

28、所述夾持部包括夾持氣缸，夾持氣缸連接夾爪。

29、更進一步地，所述夾爪相對的一側設置有石英管契合槽。

30、與現(xiàn)有技術相比，發(fā)明的有益效果是：

31、1、，設置了具有自動開合上門體的反應艙，石英管放置于送料組件中，第一機械抓取機構抓取石英管然后將其放置于反應艙內部進行反應，反應完畢之后，第二機械抓取機構再將反應后的石英管取出放置于收料組件中，本裝置自動化程度高，整個反應過程無需人工進行操作，因而能實現(xiàn)批量生產石墨烯。

32、2、設置了定位組件，在石英管被抓取放置在石英管架上之后，夾持板能在彈簧的彈力之下使得電極與石英管的兩端連接在一起，保證了在電極通電之后，石英管內部的材料能得到充分的反應。

技術特征：

1.一種焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，其特征在于，包括反應艙(1)、送料組件(3)、收料組件(6)，反應艙(1)設置有自動開合的上門體(103)；

2.根據權利要求1所述的焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，其特征在于，所述反應艙(1)內部設置有定位組件(2)，定位組件(2)包括石英管架(204)，石英管架(204)兩側設置有電極夾持部件(205)，石英管(5)被放置于石英管架(204)上之后，電極夾持部件(205)從兩側將石英管(5)夾持住，電極夾持部件(205)包括電極(2055)，電極(2055)通電之后可促進石英管(5)內部的反應物進行反應。

3.根據權利要求2所述的焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，其特征在于，所述反應艙(1)一側外接氣泵，用于抽取反應倉內空氣，形成所需的真空環(huán)境；

4.根據權利要求2所述的焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，其特征在于，所述電極夾持部件(205)包括定位驅動部件(201)，定位驅動部件(201)包括第一滑塊(2015)以及第二滑塊(2016)，第一滑塊(2015)連接石英管架(204)一側的電極夾持部件(205)，第二滑塊(2016)連接石英管架(204)另一側的電極夾持部件(205)，第一滑塊(2015)以及第二滑塊(2016)同時向中間移動則使得兩個電極夾持部件(205)將石英管(5)夾緊，第一滑塊(2015)以及第二滑塊(2016)同時向兩側移動則使得兩個電極夾持部件(205)松開石英管(5)。

5.根據權利要求4所述的焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，其特征在于，所述電極夾持部件(205)包括電極進給器(2051)，電極進給器(2051)插接有彈簧軸(2053)，彈簧軸(2053)活動插接有彈簧(2054)以及夾持板(2052)，彈簧(2054)的一端抵住電極進給器(2051)的內側，另一端抵住夾持板(2052)；電極(2055)與電極進給器(2051)連接。

6.根據權利要求5所述的焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，其特征在于，所述定位組件(2)還包括定位底座(202)，定位底座(202)中部連接高度支撐腳(203)，石英管架(204)設置于高度支撐腳(203)上方，定位動力部件(201)設置于石英管架(204)下方；所述定位動力部件(201)包括滑移底座(2011)，滑移底座(2011)的一端設置有滑移驅動電機(2012)，滑移底座(2011)上設置有滑軌(2014)以及雙向螺栓(2013)，雙向螺栓(2013)的一端連接滑移驅動電機(2012)；

7.根據權利要求1所述的焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，其特征在于，所述反應艙(1)包括艙體(101)，上門體(103)與艙體(101)鉸接，上門體(103)的一側設置有杠桿軸(1031)，艙體(101)的一側連接開合氣缸(106)，開合氣缸(106)的輸出端連接魚眼連接件(1061)，魚眼連接件(1061)連接杠桿軸(1031)，開合氣缸(106)驅動上門體(103)關閉或開啟反應艙(1)的上方開口；

8.根據權利要求1至7任一項所述的焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，其特征在于，所述送料組件(3)包括托盤(303)，托盤(303)包括托盤底座(3031)，托盤底座(3031)上設置若干支撐座(3033)，支撐座(3033)的側方設置有不少于一個v型槽(3034)，兩個支撐座(3033)之間設置有夾持空隙(3035)；

9.根據權利要求1至7任一項所述的焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，其特征在于，所述第一機械抓取機構(4)包括x軸模組(401)，x軸模組(401)連接y軸模組(402)，y軸模組(402)連接z軸模組(403)，z軸模組(403)連接夾持部(404)；

10.根據權利要求9所述的焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，其特征在于，所述夾爪(4042)相對的一側設置有石英管契合槽(4043)。

技術總結
本發(fā)明提供一種焦耳熱閃蒸法快速制備石墨烯裝置，涉及制備石墨烯設備技術領域，包括反應艙、送料組件、收料組件，反應艙設置有自動開合的上門體；所述送料組件和收料組件分設于反應艙的兩側，送料組件上方均設置有第一機械抓取機構，收料組件上方設置有第二機械抓取機構；所述送料組件和收料組件機構相同；所述第一機械抓取機構和第二機械抓取機構結構相同。本發(fā)明的有益之處是，設置了具有自動開合上門體的反應艙，石英管放置于送料組件中，第一機械抓取機構抓取石英管然后將其放置于反應艙內部進行反應，反應完畢后，第二機械抓取機構再將反應后的石英管取出放置于收料組件中，本裝置自動化程度高，因而能實現(xiàn)快速批量生產石墨烯。

技術研發(fā)人員：張建順,王亮,李泰維,石陶冶,杜曉菲
受保護的技術使用者：炭索未來（南京）生態(tài)環(huán)境科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15