[发明专利]一种开放式连续生长碳纳米材料的设备及制备方法

权利要求书

1.一种开放式连续生长碳纳米材料的设备，其特征在于，包括均处于开放气体中的金属箔带进料系统、CVD系统和收集系统；所述金属箔带进料系统用于将金属箔带从大气中传送至所述CVD系统；所述CVD系统用于反应生成碳纳米材料，所述金属箔带在所述CVD系统内附着碳纳米材料后进入所述收集系统；

其中，所述CVD系统包括CVD炉和控制系统，所述CVD炉与所述控制系统信号连接，所述CVD炉的进出口处分别密封耦合有一个狭缝耦合器，所述狭缝耦合器的轴向上至少设有一条一端连通于所述CVD炉、另一端开放于大气的狭缝，且两个所述狭缝耦合器上的各狭缝一一对应，所述金属箔带仅通过各对狭缝进出于所述CVD炉；

每个所述狭缝耦合器上均至少设有一条冷却回路，所述冷却回路由设于所述狭缝周边的冷却水进出管道组成，所述冷却水进出管道内通设冷却水以对狭缝耦合器进行冷却；

每个所述狭缝耦合器上还均设有多条进气管道，每条所述进气管道的末端密封导通至所述CVD炉的不同部位，所述CVD系统所需的载体气体和反应气体通过所述进气管道通入所述CVD炉的各个部位，并使所述CVD炉内始终处于正压或微正压状态，所述进气管道构成向所述CVD炉提供所需的载体气体和反应气体的唯一通道；

所述狭缝耦合器上还开设有与所述狭缝相连通的保护气注入口，所述CVD系统所需的保护气体通过所述保护气注入口直接通导到所述狭缝耦合器的狭缝中；所述CVD系统内部产生的尾气通过两端的狭缝排出，并在所述狭缝中与所述保护气混合后由所述狭缝的开放端喷出，所述尾气和保护气向所述狭缝外部喷发的作用，使所有所述狭缝始终保持动态密封，避免空气通过所述狭缝泄露或渗透到所述CVD炉内。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述CVD系统内还设有在线质量监测反馈装置，所述在线质量监测反馈装置与所述控制系统信号连接，所述在线质量监测反馈装置用以在线监测所述金属箔带通过所述CVD系统生成碳纳米材料的状况，并将信号反馈至所述控制系统，所述控制系统根据所述信号控制所述CVD炉内碳纳米材料的生长条件。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述CVD系统设于通风橱内，所述通风橱的排气管与尾气处理单元相连接，且所述通风橱的排气量远大于所述CVD系统中各气体的排出总量。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述控制系统内设有安全监测控制子系统，所述安全监测控制子系统控制所述载体气体、反应气体和保护气体的流量，通过调控所述载体气体和保护气体的流量将从所述狭缝中排出的可燃可爆气体浓度降低到爆炸限以下；所述通风橱的排气管中设有气流传感器，所述气流传感器与所述安全监测控制子系统信号连接，用于监测所述CVD炉内排出到所述通风橱内气流的大小，当所述通风橱内的气流达不到安全阈值或者在运行过程中气流降低到安全阈值以下时，所述气流传感器向所述安全监测控制系统发送信号，所述安全监测控制系统接收所述信号后强制切断所述CVD炉的加热电源以及所述进气管道内载体气体和反应气体的输送并发出警报；

所述CVD系统内还设置有气体浓度传感器，所述气体浓度传感器与所述安全监测控制子系统信号连接，用于监测所述CVD炉从狭缝排出的可燃可爆气体浓度；当所述气体浓度传感器检测到所述可燃可爆气体的浓度接近于爆炸下限时，向所述安全监测控制子系统发送危险信号，所述安全监测控制子系统接受所述危险信号后强制切断所述可燃可爆气体的流量，同时关闭CVD系统的加热电源并报警；

所述通风橱所在的车间内还可以另外设置第二气体浓度传感器，所述第二气体浓度传感器与安全监测控制子系统信号连接，用于监测所述车间内可燃可爆气体、氧气以及一氧化碳的浓度，当所述第二气体浓度传感器检测到所述可燃可爆气体的浓度接近于爆炸下限时，氧气浓度降低到警戒浓度或者一氧化碳浓度超标时，向所述安全监测控制子系统发送危险信号，所述安全监测控制子系统接受所述危险信号后强制切断所述可燃可爆气体甚至所述载体气体和保护气体的流量，同时关闭CVD系统的加热电源并报警。