一種提高納米金剛石合成效率的方法與裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高納米金剛石合成效率的方法與裝置，包括激光發(fā)生系統(tǒng)、工件系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。高功率脈沖激光裝置發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)大光斑直徑，并經(jīng)過分光鏡反射和分光后產(chǎn)生兩條激光束，第一激光束經(jīng)過聚焦透鏡通過入光口輻照循環(huán)流動(dòng)的石墨水柱；第二激光束則從另外一個(gè)入光口進(jìn)入輻照石墨水柱，溶液中的石墨顆粒吸收激光能量后迅速形成高溫高壓等離子體，在極短非平衡過程中生成納米級(jí)金剛石。本發(fā)明克服了在合成納米金剛石的過程中激光作用面積小，合成效率低等問題，實(shí)現(xiàn)了在常溫常壓下連續(xù)合成，并獲得分散性良好，尺寸分布均勻的納米金剛石顆粒。
【專利說明】
一種提高納米金剛石合成效率的方法與裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于人工合成納米金剛石領(lǐng)域，特指常溫常壓下提高納米金剛石合成效率的方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]納米材料的制備科學(xué)是納米科技中的重要領(lǐng)域，近年已取得長(zhǎng)足發(fā)展。在眾多納米材料制備方法中，激光作為一種非常有特點(diǎn)的先進(jìn)技術(shù)受到越來越廣泛的關(guān)注。納米金剛石具有優(yōu)異的機(jī)械、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和化學(xué)方面性能，多項(xiàng)優(yōu)異性能的組合使得其在許多尖端領(lǐng)域有著無法替代的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]近年來陳曉虎和王金斌等人均采用納秒脈沖激光沖擊固體石墨靶材得到了納米金剛石，王金斌采用納秒激光沖擊水下的固體石墨靶材通過收集濺射液的方法合成納米金剛石，兩種方法合成效率低，僅能用于理論研究。孫景、杜希文等人采用毫秒激光輻照石墨懸浮液的方法合成出5nm左右的納米金剛石，但是該方法合成過程中激光聚焦于液面以下I?3mm，激光的有效作用區(qū)面積小，作用率低，得到的金剛石納米晶粒產(chǎn)率低。
[0004]國(guó)外相關(guān)研究人員也提出了激光作用合成納米金剛石的方法。FedOSeev和Derjaguin提出的激光在氣體介質(zhì)中直接福照炭黑合成金剛石的方法。他們認(rèn)為，大塊的材料難以獲得足夠高的冷卻速率，而極小的顆粒材料由于有很大的比表面積，因而很容易獲得極高的冷卻速率。由于激光能在極短時(shí)間內(nèi)獲得極高的溫度，如果用激光來輻照納米量級(jí)的炭黑顆粒，就可以獲得很高的冷卻速率，從而誘導(dǎo)相變的發(fā)生。Fedoseev和Derjaguin使用10.6μπι的連續(xù)紅外激光作為輻照源，炭黑粉末通過振動(dòng)器與激光在焦點(diǎn)處作用。炭黑粉末在激光焦點(diǎn)區(qū)域被迅速加熱然后急速冷卻，反應(yīng)所處的氣體介質(zhì)分別有空氣、二氧化碳和氮?dú)?。收集反?yīng)后的粉末并循環(huán)數(shù)次，將最后的產(chǎn)物用等離子氣體氧化去掉未轉(zhuǎn)化的炭黑，提純后的產(chǎn)物在TEM和XRD分析中都觀察到了立方金剛石相，但還觀察到非金剛石產(chǎn)物。Ogale等人將激光誘導(dǎo)液固界面反應(yīng)法應(yīng)用到金剛石合成，即利用紅寶石激光輻照浸泡在苯中的石墨靶也合成了金剛石。
[0005]利用激光合成金剛石雖然降低了轉(zhuǎn)化條件，但一直沒有專用的制備設(shè)備，實(shí)施操作仍然很復(fù)雜，而且其效果也不是很明顯，轉(zhuǎn)化效率依然很低，不利于投入生產(chǎn)。而且，激光作用制備納米金剛石時(shí)，激光是與石墨靶材直接作用，由于激光能量大，會(huì)使石墨靶材飛濺，污染制備平臺(tái)，甚至對(duì)激光頭造成一定的損傷，影響制備精度和激光頭的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)以上技術(shù)的不足，提供一種提高納米金剛石合成效率的方法與裝置，該方法合成效率高，工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低，能連續(xù)合成出高質(zhì)量，分散性良好的納米金剛石顆粒。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種提高納米金剛石合成效率的方法，包括如下步驟:Α:用石墨微晶顆粒和去離子水配制石墨混合溶液，并將石墨混合溶液振動(dòng)分散制成石墨懸浮液;B:將石墨懸浮液置于密閉反應(yīng)容器中，密閉反應(yīng)容器外部設(shè)置有循環(huán)電栗，循環(huán)電栗入水管與密閉反應(yīng)容器底部相連，循環(huán)電栗出水管接入到密閉反應(yīng)容器中，使得石墨懸浮液在循環(huán)電栗的作用下實(shí)現(xiàn)循環(huán)流動(dòng)；同時(shí)采用攪拌裝置保持石墨懸浮液在密閉反應(yīng)容器中時(shí)刻處于恒溫勻速旋轉(zhuǎn)狀態(tài);C:采用第一激光束和第二激光束對(duì)反應(yīng)容器中循環(huán)電栗出水管里的石墨懸浮液水柱同時(shí)進(jìn)行激光輻照;然后對(duì)激光輻照后的石墨懸浮液進(jìn)行干燥、酸煮提純和水洗處理，最終得到高質(zhì)量納米金剛石顆粒。
[0008]上述方案中，步驟A中，石墨微晶顆粒為鱗片石墨微晶顆粒，含碳量99.99%，粒度為I?ΙΟμπι;石墨微晶顆粒和去離子水的濃度比為0.02g/ml?0.03g/ml的比例配制石墨混合溶液，并采用乙醇作為石墨分散液，在超聲波振動(dòng)儀中振動(dòng)20?40min。
[0009]上述方案中，步驟B中，攪拌裝置由磁力震動(dòng)儀和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，密閉反應(yīng)容器整體放置在磁力震動(dòng)儀上，轉(zhuǎn)子放置在密閉反應(yīng)容器的石墨懸浮液中。
[0010]上述方案中，所述磁力震動(dòng)儀是恒溫加熱攪拌儀，通過轉(zhuǎn)子的恒溫?cái)嚢柽^程中可以電子感應(yīng)溫度是否發(fā)生變化;所述轉(zhuǎn)子由聚氟乙烯和磁鋼精制成。
[0011]上述方案中，石墨懸浮液在密閉反應(yīng)容器中的旋轉(zhuǎn)速度為6?lOr/s，轉(zhuǎn)速平穩(wěn);石墨懸浮液在循環(huán)電栗作用下的循環(huán)流動(dòng)速度為0.3?0.6ml/s。
[0012]上述方案中，步驟C中，第一激光束和第二激光束是由同一個(gè)脈沖激光裝置發(fā)出，脈沖激光裝置發(fā)出的激光提前通過擴(kuò)束鏡進(jìn)行擴(kuò)束后再進(jìn)行分束。
[0013]上述方案中，第一激光束和第二激光束高于密閉反應(yīng)容器中的石墨懸浮液液面2?5mm ο
[0014]本發(fā)明還提供了一種提高納米金剛石合成效率的裝置，其特征在于，包括脈沖激光裝置、分光鏡、第一全反鏡、第二全反鏡、第三全反鏡和反應(yīng)室，所述反應(yīng)室的側(cè)壁兩側(cè)分別開有第一入光口和第二入光口，所述脈沖激光裝置發(fā)出的激光被分光鏡分成第一激光束和第二激光束，第一激光束通過第一全反鏡反射到第一入光口的中心；第二激光束通過第二全反鏡和第三全反鏡反射到第二入光口的中心;所述反應(yīng)室放置在磁力震動(dòng)儀上，反應(yīng)室內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子，反應(yīng)室外部設(shè)置有電栗，電栗的入水管與反應(yīng)室底部相連，電栗的出水管接入到反應(yīng)室中。
[0015]上述方案中，所述脈沖激光裝置和所述分光鏡之間設(shè)置有擴(kuò)束鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光的擴(kuò)束，使聚焦后形成較大的光帶，提高了激光與物質(zhì)作用面積。
[0016]上述方案中，所述第一全反鏡和所述第一入光口之間設(shè)有激光加工頭，所述激光加工頭上依次設(shè)置聚焦透鏡和保護(hù)鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工過程中飛濺液滴污染或損壞聚焦透鏡。
[0017]上述方案中，所述電栗的出水管上設(shè)置了儲(chǔ)液箱和流量計(jì)，電栗、脈沖激光裝置、磁力震動(dòng)儀和流量計(jì)均與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨懸浮液的勻速循環(huán)流動(dòng)，使原本二維石墨靶材變成了流動(dòng)的三維靶材，大大提高了受激光作用面積，原料利用效率提高了20%?30%。
[0018]本發(fā)明的有益效果:(1)在于克服了合成率低，裝置操作困難，設(shè)備成本高的問題，實(shí)現(xiàn)了納米金剛石在常溫常壓下的連續(xù)合成，獲得了尺寸分布均勻，分散性良好的的納米金剛石顆粒。(2)利用高功率脈沖激光裝置發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束，然后再利用分光鏡分光后的激光束輔助輻射石墨懸浮液溶液，循環(huán)流動(dòng)的石墨懸浮液水柱兩側(cè)同時(shí)吸收激光能量，瞬間氣化、電離，產(chǎn)生比單束激光輻照產(chǎn)生的更多的大量等離子體，以一定的冷卻速率形成納米金剛石。(3)流動(dòng)的水介質(zhì)載著石墨粉末，使激光能夠持續(xù)循環(huán)福射，進(jìn)一步增加了激光與石墨物質(zhì)作用面積，更加提高了合成率。(4)在石墨水柱不斷流動(dòng)得同時(shí)，發(fā)出的兩束激光分別在水柱左右兩側(cè)進(jìn)行輻射，為納米金剛石的生成提供有利的空間環(huán)境，提高了石墨材料的利用率。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為采用普通方法制備納米金剛石顆粒的透射電子顯微鏡圖。
[0021]圖3為圖2中圓圈區(qū)域的局部放大圖。
[0022]圖4為圖2的快速傅里葉轉(zhuǎn)換圖。
[0023]圖5為本實(shí)施例制備的納米金剛石顆粒的低倍透射電子顯微鏡圖。
[0024]圖6為圖5的納米金剛石顆粒的高分辨透射電鏡圖。
[0025]圖7為圖6選區(qū)的電子衍射圖。
[0026]圖8為圖6選區(qū)的粒度分析矩形圖。
[0027]圖9為典型的納米金剛石顆粒透射電鏡圖。
[0028]圖中:1.磁力震動(dòng)儀;2.電栗;3.儲(chǔ)液箱;4.流量計(jì);5.計(jì)算機(jī);6.脈沖激光裝置;7.激光;8.擴(kuò)束鏡;9.分光鏡；10.第一激光束；11.第一全反鏡；12.激光加工頭；
13.聚焦透鏡；14.保護(hù)鏡；15.反應(yīng)室；16.入水口；17.第一入光口；18.玻璃蓋;19.第二全反鏡;20.第二激光束;21.第二入光口；22.第三全反鏡;23.石墨懸浮液;24.轉(zhuǎn)子；25.第一收集室;26.第二收集室。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖并使用實(shí)例來詳細(xì)說明本發(fā)明提出的方法和裝置的工作情況，但不用來限制本發(fā)明。
[0030]本實(shí)施例采用的提高納米金剛石合成效率的裝置，如圖1所示，包括脈沖激光裝置6、分光鏡9、第一全反鏡11、第二全反鏡19、第三全反鏡22和反應(yīng)室15，所述反應(yīng)室15的側(cè)壁兩側(cè)分別開有第一入光口 17和第二入光口21，所述脈沖激光裝置6和所述分光鏡9之間安裝有擴(kuò)束鏡8，所述脈沖激光裝置6發(fā)出的激光7被分光鏡9分成第一激光束10和第二激光束20，第一激光束10通過第一全反鏡11反射到第一入光口 17的中心；第一全反鏡11和所述第一入光口 17之間還設(shè)有激光加工頭12，所述激光加工頭12上依次設(shè)有聚焦透鏡13和保護(hù)鏡
14。第二激光束20通過第二全反鏡19和第三全反鏡22反射到第二入光口21的中心;所述反應(yīng)室15放置在磁力震動(dòng)儀I上，磁力震動(dòng)儀I是恒溫加熱攪拌儀，通過轉(zhuǎn)子24的攪拌過程中可以電子感應(yīng)溫度是否發(fā)生變化。轉(zhuǎn)子24由聚氟乙烯和磁鋼精制成，耐高溫、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、磁性強(qiáng)。
[0031]反應(yīng)室15兩側(cè)分別設(shè)有第一收集室25和第二收集室26，反應(yīng)室15內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子24，反應(yīng)室15外部設(shè)置有電栗2，電栗2的入水管與反應(yīng)室15底部相連，電栗2的出水管接入到反應(yīng)室15中。所述電栗2的出水管上還設(shè)有儲(chǔ)液箱3和流量計(jì)4，電栗2、脈沖激光裝置6、磁力震動(dòng)儀I和流量計(jì)4均與計(jì)算機(jī)5連接。
[0032]利用上述裝置進(jìn)行提高納米金剛石合成效率的具體操作方法是:首先將石墨微晶顆粒與去離子水以濃度比為0.02g/ml?0.03g/ml配置成石墨混合溶液，將混合溶液置入超聲波振動(dòng)儀中，選擇超聲功率為90?120W，超聲溫度30~39°C，進(jìn)行20?40min分散制成石墨懸浮液，此時(shí)的石墨顆粒在水中的分散性最佳。將石墨懸浮液置入有機(jī)玻璃的反應(yīng)室15中，將轉(zhuǎn)子24放入石墨懸浮液中，蓋上玻璃蓋18封住;打開磁力震動(dòng)儀I使石墨懸浮液旋轉(zhuǎn)，這樣有利于提升反應(yīng)溶液的分散程度，同時(shí)有利于提高反應(yīng)過程中石墨相轉(zhuǎn)變成金剛石相的過冷度，加快金剛石相的生成效率，其中石墨懸浮液優(yōu)選的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為6?lOr/s，因?yàn)樗俣冗^小，不利于石墨懸浮液的充分分散;速度過大，會(huì)使懸浮液中心產(chǎn)生漩禍，不利于石墨顆粒的均勻分散。打開電栗2的電源使石墨懸浮液循環(huán)起來，調(diào)節(jié)流量計(jì)4使石墨懸浮液的循環(huán)速度在0.3?0.6ml/s之間，因?yàn)檠h(huán)速度過低，作用時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致石墨片直接氣化，不利于金剛石生成;速度過快，作用時(shí)間短，會(huì)產(chǎn)生大量飛濺液滴不利于產(chǎn)物的收集。打開脈沖激光裝置6，利用計(jì)算機(jī)5設(shè)置參數(shù)，脈沖寬度為1ns?20ns，脈沖頻率為I?1Hz，能量I?12J。發(fā)出的激光透過擴(kuò)束鏡8，為后續(xù)擴(kuò)大激光與石墨顆粒的作用面積做鋪墊，實(shí)現(xiàn)在相同時(shí)間內(nèi)，提高激光作用效率的目的。調(diào)節(jié)脈沖激光裝置6，使其發(fā)出的激光7被分光鏡9分成第一激光束10和第二激光束20，第一激光束10通過第一全反鏡11反射到第一入光口 17的中心；第二激光束20通過第二全反鏡19和第三全反鏡22反射到第二入光口 21的中心；其中，第一激光束10起主導(dǎo)作用，第二激光束20起輔助作用，兩束光利用水的透光性，透過加工石墨懸浮液23，提高金剛石相轉(zhuǎn)變的瞬時(shí)壓力與溫度，提高了可持續(xù)制備納米金剛石的生產(chǎn)效率，激光能量利用率達(dá)到了普通制備納米金剛石方法的10?1000倍。
[0033]優(yōu)選的，第一全反鏡11和所述第一入光口17之間還設(shè)有激光加工頭12，所述激光加工頭12上依次設(shè)有聚焦透鏡13和保護(hù)鏡14，這樣，第一激光束10水平穿過第一入光口 17的中心后恰好能聚焦在循環(huán)流動(dòng)的石墨水柱上，同時(shí)第二激光束20也輻射在循環(huán)流動(dòng)的水柱上，兩束激光同時(shí)作用，有助于增加反應(yīng)過程中瞬時(shí)作用壓力及溫度，提高納米金剛石的生成效率。優(yōu)選的，反應(yīng)室15左右兩側(cè)均設(shè)有第一收集室25和第二收集室26，用于收集第一入光口 17和第二入光口 21的飛濺液滴，避免對(duì)透鏡、全反鏡造成污染或損壞。待激光輻照
1.5小時(shí)以后，依次關(guān)閉脈沖激光器6、磁力震動(dòng)議1、水栗2，對(duì)激光作用后的石墨懸浮液進(jìn)行干燥、酸煮提純和水洗處理，得到納米金剛石顆粒。
[0034]具體實(shí)施例1。
[0035]將石墨微晶顆粒與去離子水以濃度比為0.028g/ml配置成350ml的石墨混合溶液，將混合溶液置入超聲波振動(dòng)儀中進(jìn)行40min分散制成石墨懸浮液，分散劑使用乙醇。將石墨懸浮液置入有機(jī)玻璃的反應(yīng)室中，將轉(zhuǎn)子放入溶液中，蓋上開孔玻璃蓋，打開磁力攪拌儀使石墨懸浮液旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為8r/s;打開電栗電源使石墨溶液循環(huán)起來形成流動(dòng)的水柱，調(diào)節(jié)流量計(jì)使石墨懸浮液循環(huán)水流速度在0.5ml/s;打開脈沖激光裝置，安裝擴(kuò)束鏡，調(diào)節(jié)脈沖激光裝置使經(jīng)過第一全反鏡反射后的第一激光束水平穿過第一入光口聚焦在循環(huán)流動(dòng)的水柱上，同時(shí)分光后的第二激光束經(jīng)過第二全反鏡反射到第三全反鏡上，使得第二激光束水平穿過第二入光口輻射在循環(huán)流動(dòng)的水柱上，利用計(jì)算機(jī)設(shè)置脈沖激光裝置的參數(shù)，脈沖寬度為1ns，脈沖頻率為5Hz，能量密度為lOV/cm2，激光輻照I小時(shí)30分鐘后，依次關(guān)閉脈沖激光裝置、磁力震動(dòng)儀、水栗。對(duì)激光作用后的石墨懸浮液進(jìn)行干燥、酸煮提純和水洗處理，得到納米金剛石顆粒。
[0036]本發(fā)明對(duì)實(shí)施例1獲得的納米金剛石顆粒性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。圖2為采用普通方法制備納米金剛石顆粒的低倍透射電子顯微鏡圖，從圖中可以看出，金剛石晶粒表面覆蓋著一層非晶碳，通過圖3局部放大圖中晶格條紋間距，測(cè)得0.2528nm對(duì)應(yīng)于立方金剛石結(jié)構(gòu)的(110)晶面族的面間距，對(duì)圖3進(jìn)行快速傅里葉轉(zhuǎn)換得到圖4，從中證明了金剛石相的生成，但是僅觀測(cè)到極少量的納米金剛石顆粒。圖5為本實(shí)施例制備的納米金剛石顆粒的低倍透射電子顯微鏡圖。圖5中未觀測(cè)到無定型碳以及類石墨烯結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，說明有效去除了非金剛石雜質(zhì)，從圖中還可以看出納米顆粒尺寸均勻，基本呈球形。圖6為放大的納米金剛石顆粒投射電鏡圖，對(duì)這些顆粒放大觀察確定其是金剛石晶體相，根據(jù)粒度分析獲得了大量2?1nm的納米金剛石顆粒，其分散性良好，尺寸均勻。圖7為圖6選區(qū)的電子衍射圖。從中可以看出其是一系列同心圓環(huán)，衍射環(huán)的半徑平方比為3:8:11...，對(duì)應(yīng)于金剛石的{111}、{220}、{311}…晶面。圖8為圖6選區(qū)的粒度分析矩形圖，圖9為生成的典型的納米金剛石顆粒透射電鏡圖，可以得到獲得的納米金剛石顆粒大小多集中在2?5nm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高納米金剛石合成效率的方法，包括如下步驟: A:用石墨微晶顆粒和去離子水配制石墨混合溶液，并將石墨混合溶液振動(dòng)分散制成石墨懸浮液； B:將石墨懸浮液置于密閉反應(yīng)容器中，密閉反應(yīng)容器外部設(shè)置有循環(huán)電栗，循環(huán)電栗入水管與密閉反應(yīng)容器底部相連，循環(huán)電栗出水管接入到密閉反應(yīng)容器中，使得石墨懸浮液在循環(huán)電栗的作用下實(shí)現(xiàn)循環(huán)流動(dòng)；同時(shí)采用攪拌裝置保持石墨懸浮液在密閉反應(yīng)容器中時(shí)刻處于恒溫勻速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)； C:采用第一激光束和第二激光束對(duì)反應(yīng)容器中循環(huán)電栗出水管里的石墨懸浮液水柱同時(shí)進(jìn)行激光輻照;然后對(duì)激光輻照后的石墨懸浮液進(jìn)行干燥、酸煮提純和水洗處理，最終得到高質(zhì)量納米金剛石顆粒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，步驟A中，石墨微晶顆粒為鱗片石墨微晶顆粒，含碳量99.99%，粒度為I?1ym;石墨微晶顆粒和去尚子水的濃度比為0.02g/ml?0.03g/ml的比例配制石墨混合溶液，并采用乙醇作為石墨分散液，在超聲波振動(dòng)儀中振動(dòng)20?40min。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，步驟B中，攪拌裝置由磁力震動(dòng)儀和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，密閉反應(yīng)容器整體放置在磁力震動(dòng)儀上，轉(zhuǎn)子放置在密閉反應(yīng)容器的石墨懸浮液中。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，所述磁力震動(dòng)儀是恒溫加熱攪拌儀，通過轉(zhuǎn)子的恒溫?cái)嚢?，所述磁力震?dòng)儀用來感應(yīng)溫度是否發(fā)生變化;所述轉(zhuǎn)子由聚氟乙烯和磁鋼精制成。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，石墨懸浮液在密閉反應(yīng)容器中的旋轉(zhuǎn)速度為6?lOr/s，轉(zhuǎn)速平穩(wěn);石墨懸浮液在循環(huán)電栗作用下的循環(huán)流動(dòng)速度為0.3-0.6ml/s。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，步驟C中，第一激光束和第二激光束是由同一個(gè)脈沖激光裝置發(fā)出，脈沖激光裝置發(fā)出的激光提前通過擴(kuò)束鏡進(jìn)行擴(kuò)束后再進(jìn)行分束。7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，第一激光束和第二激光束高于密閉反應(yīng)容器中的石墨懸浮液液面2?5_。8.—種提高納米金剛石合成效率的裝置，其特征在于，包括脈沖激光裝置(6)、分光鏡(9)、第一全反鏡(11)、第二全反鏡(19)、第三全反鏡(22)和反應(yīng)室(15)，所述反應(yīng)室(I5)的側(cè)壁兩側(cè)分別開有第一入光口(17)和第二入光口(21)，所述脈沖激光裝置(6)發(fā)出的激光(7)被分光鏡(9)分成第一激光束(10)和第二激光束(20)，第一激光束(10)通過第一全反鏡(11)反射到第一入光口(17)的中心；第二激光束(20)通過第二全反鏡(19)和第三全反鏡(22)反射到第二入光口(21)的中心;所述反應(yīng)室(15)放置在磁力震動(dòng)儀(I)上，反應(yīng)室(15)內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子(24)，反應(yīng)室(15)外部設(shè)置有電栗(2)，電栗(2)的入水管與反應(yīng)室(15)底部相連，電栗(2 )的出水管接入到反應(yīng)室(15 )中。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種提高納米金剛石合成效率的裝置，其特征在于，所述脈沖激光裝置(6)和所述分光鏡(9)之間設(shè)置有擴(kuò)束鏡(8)，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光的擴(kuò)束，使聚焦后形成較大的光帶，提高了激光與物質(zhì)作用面積。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種提高納米金剛石合成效率的裝置，其特征在于，所述第一全反鏡(11)和所述第一入光口(17)之間設(shè)有激光加工頭(12)，所述激光加工頭(12)上依次設(shè)置聚焦透鏡(13)和保護(hù)鏡(14)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工過程中飛濺液滴污染或損壞聚焦透鏡(13)。11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種提高納米金剛石合成效率的裝置，其特征在于，所述電栗(2)的出水管上設(shè)置了儲(chǔ)液箱(3)和流量計(jì)(4)，電栗(2)、脈沖激光裝置(6)、磁力震動(dòng)儀(I)和流量計(jì)(4)均與計(jì)算機(jī)(5)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨懸浮液的勻速循環(huán)流動(dòng)，使原本二維石墨靶材變成了流動(dòng)的三維靶材，大大提高了受激光作用面積，原料利用效率提高了20%?30%。
【文檔編號(hào)】C01B31/06GK106082206SQ201610423971
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日 公開號(hào)201610423971.6, CN 106082206 A, CN 106082206A, CN 201610423971, CN-A-106082206, CN106082206 A, CN106082206A, CN201610423971, CN201610423971.6
【發(fā)明人】任旭東, 劉蓉, 李琳, 任云鵬, 王冕, 胡征征, 崔承云, 戴峰澤, 佟艷群
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)