[发明专利]雾态气体的制备及通过雾态气体放电形成新材料的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及通过气体放电形成新材料的方法，更具体地，本发明涉及雾态气体的制备及通过雾态气体放电形成新材料的方法和雾态气体产生设备及电源设备。 

背景技术

早在1835年Faraday就发现了低气压下气体放电现象、历经百余年，气体放电的应用极为广泛，已用于电光源、激光、金属材料及高分子材料改性、半导体、集成电路......。上述的气体放电都是单纯的气体放电，仅以材料工业为例：如等离子渗氮采用氮、氢气体《张国庆等0Cr17Ni12Mo2奥氏体不锈钢低温等离子渗氮研究[J]金属热处理.2008.33(8)138～141》。离子镀技术用的是氩气《张钧 赵彦辉 多弧离子鍍技术与应用[M]北京冶金工业出版社2007》。等离子体织物改性用空气、氧、氮、含氟气体等《中国专利公开号CN1318664.A》。放电介质都是气体，而本发明与单一气体比较，雾态气体AI(m)由多种物质形态组成，单质和/或化合物选择范围更宽的雾态气体进行气体放电——雾态气体放电。应用此雾态气体放电来形成新材料。 

发明内容

第一方面，本发明提供了一种雾态气体的产生方法。 

第二方面，本发明提供了一种通过雾态气体放电形成新材料的方法。 

另一方面，本发明提供了雾态气体产生设备及电源设备等，即通过雾态气体放电形成新材料的设备。 

本发明的放电是在一定的温度、压力条件下，在含有微纳固体、 液体的雾态气体中，以雾态气体放电形式，在自行设计的设备中形成新的材料。 

第一方面，本发明提供了雾态气体产生的方法。该方法包括步骤： 

1)第一容器。容器或容器局部某特定区域的压力和温度是可设定的。 

2)在第二容器中提供固态、液态的单质或/和化合物，所述第二容器位于第一容器之内或之外。 

3)改变第二容器中的温度或/和压力，使位于第二容器中的固态、液态的单质或/和化合物进入第一容器产生雾态气体，该雾态气体弥散在第一容器或第一容器局部。 

第二方面，本发明提供了一种通过雾态气体放电形成新材料的方法。该方法包括步骤： 

1)提供有待在其中形成新材料的装置或有待改性的材料，将其放入第一容器中， 

2)通入预处理气体，并产生火花或弧光放电，随后转为辉光放电，利用辉光放电对所述装置或材料进行预处理； 

3)加热或冷却在第一容器中的装置或有待改性的材料，达到并保持在-210℃～1400℃； 

4)按第一方面所述方法产生单质或/和化合物的雾态气体； 

5)启动电源设备，在第一容器中的两电极间产生雾态气体放电，在第一容器的指定压力下：如1.3Pa～50Pa，在特定装置中形成新材科或对材料进行雾态气体放电改性。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述雾态气体放电不限于单一的雾态放电，而是多种雾态放电多次进行，如： 

A(m)放电+J(m)放电+D(m)放电+...... 

其中A(m)、J(m)、D(m)分别表示不同的雾态气体。 

在本发明的另一个优选实施方案中，可以使通常的气体放电、PVD、 CVD、溅射等与本发明的雾态气体放电方法交替进行。如：普通气体放电等+J(m)放电等。 

在本发明的又一个实施方案中，多种雾态放电与多种普通气体放电多次进行，如：

A(m)放电+普通气体放电等+J(m)放电+D(m)放电+另一种普通气体放电等+......， 

其中A(m)、J(m)、D(m)分别表示不同的雾态气体。 

在本发明的一个实施方案中，所述待改性材料是单质、化合物，并且包括但不限于金属及其合金、陶瓷、玻璃、玻璃纤维、石墨、金刚石、碳纤维、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等聚合物；棉、麻、毛、丝、木材等天然纤维；粘胶纤维、蛋百质纤维等人造纤维；氨纶、涤纶、芳纶、尼龙等合成纤维；以及上述材料的镀层、涂层、渗层、复合层等。 

用于实施本发明的雾态气体放电方法的设备主要包括下列部分： 

1)第一容器，该容器包含使容器或容器局部某特定区域达到指定压力的压力系统； 

2)第二容器，该第二容器位于第一容器之内或之外并且装有单质或化合物，该第二容器包含使该第二容器达到指定压力的第二压力系统；