[发明专利]一种粉末包覆原子层沉积装置

说明书

本发明公开了一种粉末包覆原子层沉积装置，其包括粉末容器和反应腔体，反应腔体的一端设置有进源口，进源口中密封设置有用于输入反应气体或载气的进气管，反应腔体的另一端开设有腔门，粉末容器设置于腔门内侧，在动力装置的驱动下可实现旋转，粉末容器上开设有进气孔，进气管通过进气孔进入粉末容器的内腔，反应腔体的内部设置有超声振动杆，粉末容器通过导向装置进入反应腔体后，粉末容器的外侧壁与超声振动杆接触。本发明将旋转方法和超声振动方法相结合，可以利用旋转增大粉末与反应气体的接触概率，也可以利用振动产生的能量解除粉末团聚，使粉末分散，最终在粉末表面包覆均匀致密的薄膜。

技术领域

本发明涉及一种原子层沉积装置，尤其涉及一种基于超声振动分散功能的粉末包覆原子层沉积装置。

背景技术

微纳米尺寸的粉末颗粒，由于相对普通材料比表面积更大，因此其拥有不同于一般宏观尺度上颗粒的物理化学特性，所以被广泛应用于燃料、涂层、电子、催化剂等领域。但纳米粉末由于本身的固有特性也存在一些缺陷：由于其高表面能，纳米粉末易发生团聚现象，使其特有的物理化学特性难以得到完全的发挥；同时由于其具有大的表面活性，导致有些含能纳米材料虽然较一般的含能材料拥有更大的燃烧焓，但也更容易和存储氛围中的空气和水汽等发生反应，使其丧失内部蕴含的活性成分导致这些含能纳米粉末的存储寿命过低。因此，考虑在粉末表面包覆保护膜，以克服上述缺陷。

原子层沉积技术是一种先进纳米薄膜制备手段，被广泛应用于各领域，尤其是在微纳米粉末的表面改性方面，其可以直接运用在基片表面，能够得到很好的包覆效果。但是，对于比表面积相对而言很大的纳米粉末，利用常规原子层沉积方法进行包覆，很难在其表面均匀镀膜，并且存在颗粒团聚现象非常严重的问题，直接降低了粉末表面的包覆率和均匀性，限制了纳米粉末在工业上的进一步利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末包覆原子层沉积装置，克服纳米粉末在反应腔体中容易团聚的缺点，使得粉末包覆层包覆均匀、厚度可控、保形性好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种粉末包覆原子层沉积装置，其包括粉末容器和反应腔体，反应腔体的一端设置有进源口，进源口中密封设置有用于通入反应气体或载气的进气管，反应腔体的另一端开设有腔门，粉末容器设置于腔门内侧，在动力装置的驱动下可实现旋转，粉末容器上开设有进气孔，进气管通过进气孔进入粉末容器的内腔，反应腔体的内部设置有超声振动杆，粉末容器通过导向装置进入反应腔体后，粉末容器的外侧壁与超声振动杆接触。将旋转方法和超声振动方法相结合，可以利用旋转增大粉末与反应气体的接触概率，也可以利用振动产生的能量解除粉末团聚，使粉末分散，在粉末表面形成均匀的包覆层。

其中，动力装置包括驱动电机和磁流体密封装置，腔门的外侧凸出设置有第一法兰接管，磁流体密封装置与第一法兰接管密封连接，腔门的内侧固设有容器支撑架，粉末容器的两端分别通过轴承支架盖固定于容器支撑架上，且粉末容器的一端设置有传动轴，另一端上开设有进气孔形成通孔轴，驱动电机的输出轴、磁流体密封装置的驱动轴和传动轴两两之间分别通过联轴器连接。通过动力装置控制粉末在容器中不停地上下翻滚，与反应气体充分接触并反应，达到很好的沉积效果。

其中，导向装置包括配合设置的直线导轨和滑块，反应腔体的腔门侧设置有安装底座，直线导轨沿着反应腔体的轴向设置于安装底座上，滑块能够沿着直线导轨相对于反应腔体移动，驱动电机和腔门分别通过电机支架和腔门支架固定于滑块上。导向装置用来引导驱动电机、腔门等的直线运动，实现腔门开合。

其中，滑块通过丝杆电机或者气缸驱动。

其中，反应腔体对应超声振动杆设置有第二法兰接管，第二法兰接管与外部超声振动装置密封连接，超声振动杆自第二法兰接管中进入，与粉末容器动态接触。通过振动使纳米粉末解团聚，实现纳米粉末的均匀包覆。

其中，超声振动杆的振动频率为10～60kHz，振动功率大于1kW。