[发明专利]连续流立式平面型液相剪切方法

说明书

本发明公开了一种连续流立式平面型液相剪切方法，被加工的层状前驱物料混于液体中，从进料口注入装置进入到上盘和下盘之间；当下盘转动时，二者之间的流体会同时产生层流和湍流；液体物料经过一轮液相剪切加工后流入液腔，由液压泵通过管接头、回流管、三通管接头重回上、下盘之间，再次经历液相剪切加工，如此多次循环，直至完全满足加工要求。本发明工作性能优异。

技术领域

本发明涉及一种液相剪切装置。

背景技术

新世纪以来，以石墨烯(Graphene)和二硫化钼(MoS₂)为代表的柔性二维材料的研究一直是全世界的研究热点，陆续发现了它们各种独特的物理性能,比如石墨烯的超快电子传输及热传输能力，单层或少层的MoS₂具有独特的能级结构导致的光学响应以及抗辐射性能等，就实验室水平而言，以它们为基础的各种新材料在催化、能源以及传感器等领域展示出潜在的优势，也成为世界上各个国家竞相发展的重点方向。然而，作为二维材料的制备而言，它们的制备也经历了一个比较复杂的过程，从最初的微机械剥离法开始，陆续发展出离子插层剥离、液相超声剥离、水热合成、氧化还原，化学气相沉积以及外延生长等等方法，各种方法各有其优缺点，比如机械剥离(包括离子插层剥离)和外延生长等方法普遍存在着产率较低的问题，离子插层剥离和外延生长还存在着工艺要求高、能耗大等问题，而超声剥离中超声功率的大小和容器形状及尺寸的关联复杂，空化作用易带来前驱体的无定型碎片，易造成产品不稳定。从批量化的前景看，目前水热合成(MoS₂)、氧化还原(Graphene)方法和化学气相沉积是较有发展前景的制备方法，但水热合成(MoS2)、氧化还原(Graphene)方法总体上环保和纳米层次的团聚并不能简单解决，至于化学气相沉积，衬底的处理、层数控制以及二维材料的移出等工艺环节远未成熟，因此，在目前的技术水平上，发展出绿色环保、低能耗且具有批量生产前景的制备技术和装置具有重要意义。

注意到MoS₂、Graphene的体相层状前躯体材料较弱的层间范德瓦尔斯的结合力，液相中的这些层状材料，在空化和撞击的情况下，易于实现层间插入进一步降低层间的结合力，根据流体中液相剪切力的原理，液相剪切力可用来表征，τ、η和分别为剪切力、黏度系数和x方向上的速度梯度，微小空间中流体，比如相距在毫微米量级的两平行面之间，若某一面上的流体跟随该面做较高速度的运动，则在这两平行面之间的流体存在着较高的速度梯度，而这个速度梯度提供的剪切力可实现层状前驱体剥离为二维材料。常规的液相剪切装置分为平板式和圆筒式两大类，平板式即上下采用平行排列的平板，利用两板之间的相对运动提供速度梯度，适合于实验室系统的小批量研究；圆筒式是利用同轴圆柱面之间的狭小空间，内桶高速旋转提供速度梯度，由于面积较大，高速剪切时的功耗和装置的稳定性要求较高，内桶的转速受到限制，并且，剪切剥离的过程是剪切力做功的过程，虽然两桶之间的容量可以通过增加高度来实现，但均分于层状物质前驱体的能量并不大，导致达到预期剪切效果的产率同样受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工作性能好的连续流立式平面型液相剪切方法。

本发明的技术解决方案是：