本發(fā)明屬于材料制備領域，具體涉及一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，更具體的說，涉及一種采用層流電弧等離子束蒸-凝法生成納米SiO2氣凝膠的制備方法。
背景技術：
納米SiO2氣凝膠是一種新型輕質(zhì)多孔材料，具有低密度、高孔隙率、低熱導率和高透光率、低折射率和低的聲傳播速度，是一種新型高效透光隔熱保溫和隔音材料。本產(chǎn)品具有高透光率和低熱導率，特別適合用于太陽能光熱低溫平板熱水器、中溫平板集熱器、建筑玻璃窗等既要求透光又要求高效保溫的運用場所。
目前國內(nèi)外制備納米SiO2氣凝膠主要采用溶膠凝膠法，通過超臨界干燥技術進行氣液置換后形成氣凝膠，生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本高。美國ASPEN公司對氣凝膠隔熱的研究較早，主要針對柔性氣凝膠隔熱產(chǎn)品的開發(fā)和應用。國內(nèi)同濟大學側重于氣凝膠基礎研究，所制備的氣凝膠隔熱材料力學強度較小，成形性較差，只有少量的實際應用；北京科技大學利用硅酸鈣石二次粒子與氣凝膠復合制備隔熱復合材料，仍處于實驗室階段，無工程應用；納諾高科為代表的國內(nèi)從事氣凝膠隔熱材料研究、生產(chǎn)的企業(yè)起步較晚，技術力量薄弱，且全部采用溶膠-凝膠法。由于目前國內(nèi)外溶膠凝膠法生產(chǎn)的SiO2氣凝膠工藝流程長，生產(chǎn)效率較低，且因國外的技術封鎖國內(nèi)產(chǎn)品品質(zhì)較差、成本高，極大制約了該產(chǎn)品的廣泛應用。中國是太陽能光熱應用的大國，而目前相關研究已證實：納米SiO2氣凝膠是未來高效低溫熱水器和中、高溫平板集熱器革命性的關鍵核心材料，有廣闊的市場前景。
申請?zhí)枮镃N201210039322.8，名稱為等離子束蒸-凝法制備納米SiO2氣凝膠及靜電成型方法的發(fā)明專利，公開了一種等離子束蒸-凝法制備納米SiO2氣凝膠及靜電成型方法，具體為：利用大功率層流等離子束發(fā)生器產(chǎn)生溫度超過一萬攝氏度的穩(wěn)定長弧等離子體射流，通過高精度送粉器將原材料粉末或顆粒送進等離子體內(nèi)部瞬間汽化、冷凝，最后通過帶高壓的基板靜電吸附并成型。通過高壓電場讓冷凝的絮狀納米SiO2粒子帶上電荷，再利用靜電力吸附并成型在帶靜電的基板上，具有收集效率高、密度及結構易調(diào)節(jié)、工藝簡單、節(jié)能、成本低等優(yōu)點。
上述現(xiàn)有技術的未對納米SiO2粒子進行處理，靜電吸附的基板沒有處理，無法保證生成的納米SiO2氣凝膠的質(zhì)量。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，實現(xiàn)了通過等離子束蒸-凝法快速制備納米SiO2氣凝膠的目的。
為了達到上述技術效果，本發(fā)明采用了以下技術方案：
一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：
A、采用層流等離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子射束；采用的層流等離子體發(fā)生器包括依次連接的氣路結構、發(fā)生器和電弧通道結構；
B、對納米SiO2粒子依次進行分篩、超臨界流體進行干燥，再通過送粉裝置將納米SiO2粒子送入層流等離子體發(fā)生器內(nèi)，對納米SiO2粒子進行蒸發(fā)、汽化；
C、對納米SiO2粒子放入冷凝裝置中進行冷凝；冷凝時間為1.5-2h；
D、在玻璃基板上采用電弧等離子體鍍法沉積至少三層鎳磷合金薄膜層；將玻璃基板放入靜電吸附裝置中，對納米SiO2粒子進行靜電吸附成型。
本發(fā)明在步驟A中，產(chǎn)生的層流等離子體射束通過功率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)層流等離子體的長短。
本發(fā)明在步驟B中，對納米SiO2粒子進行分篩的篩網(wǎng)的細度為80-120目。
本發(fā)明在步驟C中，對納米SiO2粒子冷凝采用的是真空泵列管冷卻器。
本發(fā)明在步驟D中，采用的靜電吸附裝置包括高壓發(fā)生器和靜電發(fā)生器；先打開高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓，再打開靜電發(fā)生器形成高壓電場。
本發(fā)明在步驟D中，所述靜電吸附裝置的電壓保持110-220V。
本發(fā)明在對納米SiO2粒子進行冷凝時，將納米SiO2粒子放置在密封機構內(nèi)進行冷凝，冷凝后在室溫下緩沖防止5-10min。
本發(fā)明帶來的有益效果有：
1、本發(fā)明通過層流等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生層流等離子體射束，給經(jīng)過處理的納米SiO2粒子進行加熱，從而使得納米SiO2粒子蒸發(fā)、汽化，然后通過冷凝裝置對納米SiO2粒子進行冷凝，其通過玻璃基板先進行鎳磷合金薄膜層先進行沉積，再用沉積后的玻璃基板對已經(jīng)分篩、干燥、蒸發(fā)、汽化、冷凝的納米SiO2粒子進行靜電吸附。沉積后的玻璃基板對納米SiO2粒子的吸附均勻，形成的納米SiO2氣凝膠無孔隙，質(zhì)地均勻，本發(fā)明將納米SiO2粒子和靜電吸附基板處理相結合來改進納米SiO2氣凝膠的制備過稱，大大提高了納米SiO2氣凝膠的制備效率。
2、本發(fā)明對納米SiO2粒子進行預處理，使得納米SiO2粒子顆粒大小一致，在合適的范圍內(nèi)進行下一步處理，防止因顆粒大小不一、濕度太大引起的后續(xù)工序的質(zhì)量問題。
3、本發(fā)明采用專用的冷凝裝置對納米SiO2粒子進行冷凝，冷凝后的納米SiO2粒子再進行靜電吸附，冷凝的時間控制在1.5-2h，防止冷凝時間不夠納米SiO2粒子的溫度影響靜電吸附，防止冷凝時間過長讓納米SiO2粒子凝結成團。
4、本發(fā)明采用了高壓發(fā)生器和靜電發(fā)生器產(chǎn)生了高壓靜電場，通過靜電發(fā)生器使得基板帶上靜電，通過粒子輸入端將納米SiO2粒子輸入，在高壓發(fā)生器產(chǎn)生的電場下靜電吸附成型在基板上。
具體實施方式
實施例1
一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：
A、采用層流等離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子射束；采用的層流等離子體發(fā)生器包括依次連接的氣路結構、發(fā)生器和電弧通道結構；
B、對納米SiO2粒子依次進行分篩、超臨界流體進行干燥，再通過送粉裝置將納米SiO2粒子送入層流等離子體發(fā)生器內(nèi)，對納米SiO2粒子進行蒸發(fā)、汽化；
C、對納米SiO2粒子放入冷凝裝置中進行冷凝；冷凝時間為1.5-2h；
D、在玻璃基板上采用電弧等離子體鍍法沉積至少三層鎳磷合金薄膜層；將玻璃基板放入靜電吸附裝置中，對納米SiO2粒子進行靜電吸附成型。
實施例2
一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：
A、采用層流等離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子射束；采用的層流等離子體發(fā)生器包括依次連接的氣路結構、發(fā)生器和電弧通道結構；
B、對納米SiO2粒子依次進行分篩、超臨界流體進行干燥，再通過送粉裝置將納米SiO2粒子送入層流等離子體發(fā)生器內(nèi)，對納米SiO2粒子進行蒸發(fā)、汽化；
C、對納米SiO2粒子放入冷凝裝置中進行冷凝；冷凝時間為1.5-2h；
D、在玻璃基板上采用電弧等離子體鍍法沉積至少三層鎳磷合金薄膜層；將玻璃基板放入靜電吸附裝置中，對納米SiO2粒子進行靜電吸附成型。
優(yōu)選的，本發(fā)明在步驟A中，產(chǎn)生的層流等離子體射束通過功率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)層流等離子體的長短。
實施例3
一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：
A、采用層流等離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子射束；采用的層流等離子體發(fā)生器包括依次連接的氣路結構、發(fā)生器和電弧通道結構；
B、對納米SiO2粒子依次進行分篩、超臨界流體進行干燥，再通過送粉裝置將納米SiO2粒子送入層流等離子體發(fā)生器內(nèi)，對納米SiO2粒子進行蒸發(fā)、汽化；
C、對納米SiO2粒子放入冷凝裝置中進行冷凝；冷凝時間為1.5-2h；
D、在玻璃基板上采用電弧等離子體鍍法沉積至少三層鎳磷合金薄膜層；將玻璃基板放入靜電吸附裝置中，對納米SiO2粒子進行靜電吸附成型。
優(yōu)選的，本發(fā)明在步驟B中，對納米SiO2粒子進行分篩的篩網(wǎng)的細度為80-120目。
實施例4
一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：
A、采用層流等離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子射束；采用的層流等離子體發(fā)生器包括依次連接的氣路結構、發(fā)生器和電弧通道結構；
B、對納米SiO2粒子依次進行分篩、超臨界流體進行干燥，再通過送粉裝置將納米SiO2粒子送入層流等離子體發(fā)生器內(nèi)，對納米SiO2粒子進行蒸發(fā)、汽化；
C、對納米SiO2粒子放入冷凝裝置中進行冷凝；冷凝時間為1.5-2h；
D、在玻璃基板上采用電弧等離子體鍍法沉積至少三層鎳磷合金薄膜層；將玻璃基板放入靜電吸附裝置中，對納米SiO2粒子進行靜電吸附成型。
優(yōu)選的，本發(fā)明在步驟C中，對納米SiO2粒子冷凝采用的是真空泵列管冷卻器。
實施例5
一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：
A、采用層流等離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子射束；采用的層流等離子體發(fā)生器包括依次連接的氣路結構、發(fā)生器和電弧通道結構；
B、對納米SiO2粒子依次進行分篩、超臨界流體進行干燥，再通過送粉裝置將納米SiO2粒子送入層流等離子體發(fā)生器內(nèi)，對納米SiO2粒子進行蒸發(fā)、汽化；
C、對納米SiO2粒子放入冷凝裝置中進行冷凝；冷凝時間為1.5-2h；
D、在玻璃基板上采用電弧等離子體鍍法沉積至少三層鎳磷合金薄膜層；將玻璃基板放入靜電吸附裝置中，對納米SiO2粒子進行靜電吸附成型。
優(yōu)選的，本發(fā)明在步驟D中，采用的靜電吸附裝置包括高壓發(fā)生器和靜電發(fā)生器；先打開高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓，再打開靜電發(fā)生器形成高壓電場。
實施例6
一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：
A、采用層流等離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子射束；采用的層流等離子體發(fā)生器包括依次連接的氣路結構、發(fā)生器和電弧通道結構；
B、對納米SiO2粒子依次進行分篩、超臨界流體進行干燥，再通過送粉裝置將納米SiO2粒子送入層流等離子體發(fā)生器內(nèi)，對納米SiO2粒子進行蒸發(fā)、汽化；
C、對納米SiO2粒子放入冷凝裝置中進行冷凝；冷凝時間為1.5-2h；
D、在玻璃基板上采用電弧等離子體鍍法沉積至少三層鎳磷合金薄膜層；將玻璃基板放入靜電吸附裝置中，對納米SiO2粒子進行靜電吸附成型。
優(yōu)選的，本發(fā)明在步驟D中，所述靜電吸附裝置的電壓保持110-220V。
實施例7
一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：
A、采用層流等離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子射束；采用的層流等離子體發(fā)生器包括依次連接的氣路結構、發(fā)生器和電弧通道結構；
B、對納米SiO2粒子依次進行分篩、超臨界流體進行干燥，再通過送粉裝置將納米SiO2粒子送入層流等離子體發(fā)生器內(nèi)，對納米SiO2粒子進行蒸發(fā)、汽化；
C、對納米SiO2粒子放入冷凝裝置中進行冷凝；冷凝時間為1.5-2h；
D、在玻璃基板上采用電弧等離子體鍍法沉積至少三層鎳磷合金薄膜層；將玻璃基板放入靜電吸附裝置中，對納米SiO2粒子進行靜電吸附成型。
優(yōu)選的，本發(fā)明在對納米SiO2粒子進行冷凝時，將納米SiO2粒子放置在密封機構內(nèi)進行冷凝，冷凝后在室溫下緩沖防止5-10min。
實施例8
一種納米SiO2氣凝膠的制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：
A、采用層流等離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子射束；采用的層流等離子體發(fā)生器包括依次連接的氣路結構、發(fā)生器和電弧通道結構；
B、對納米SiO2粒子依次進行分篩、超臨界流體進行干燥，再通過送粉裝置將納米SiO2粒子送入層流等離子體發(fā)生器內(nèi)，對納米SiO2粒子進行蒸發(fā)、汽化；
C、對納米SiO2粒子放入冷凝裝置中進行冷凝；冷凝時間為1.5-2h；
D、在玻璃基板上采用電弧等離子體鍍法沉積至少三層鎳磷合金薄膜層；將玻璃基板放入靜電吸附裝置中，對納米SiO2粒子進行靜電吸附成型。
本發(fā)明在步驟A中，產(chǎn)生的層流等離子體射束通過功率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)層流等離子體的長短。
本發(fā)明在步驟B中，對納米SiO2粒子進行分篩的篩網(wǎng)的細度為80-120目。
本發(fā)明在步驟C中，對納米SiO2粒子冷凝采用的是真空泵列管冷卻器。
本發(fā)明在步驟D中，采用的靜電吸附裝置包括高壓發(fā)生器和靜電發(fā)生器；先打開高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓，再打開靜電發(fā)生器形成高壓電場。
本發(fā)明在步驟D中，所述靜電吸附裝置的電壓保持110-220V。
本發(fā)明在對納米SiO2粒子進行冷凝時，將納米SiO2粒子放置在密封機構內(nèi)進行冷凝，冷凝后在室溫下緩沖防止5-10min。