[实用新型]一种气体驱动的多通道层状材料剥离装置

说明书

本实用新型公开一种气体驱动的多通道层状材料剥离装置，所述的装置包括内部中空的圆形反应器本体，所述的反应器本体上设有入口管道和出口管道，所述的入口管道上分别设有液体入口和气体入口，所述的液体入口和气体入口连通；所述反应器本体内设有螺旋叶片和多通道细管剥离元件，所述的螺旋叶片在轴向上固定于所述反应器本体的入口端，所述多通道细管剥离元件固定于所述反应器本体内靠近出口管道侧并紧贴所述的反应器本体的内壁，所述的多通道细管剥离元件的尺寸与所述的反应器本体的尺寸相匹配。本实用新型所述的装置可以使各通道中流体阻力损失和剪切速率的匹配达到最佳值，能显著提升剥离效果，避免材料的碎片化，得到高品质的二维层状材料。

技术领域

本实用新型涉及一种气体驱动的多通道层状材料剥离装置，属于二维纳米材料制备技术领域。

背景技术

自从Geim等人在2004年首次发现石墨烯以来，关于二维材料的研究吸引了全世界的广泛关注。液相剥离是一种有望实现高品质二维层状材料规模化、低成本制备的通用技术。在液相剥离过程中，法向力和侧向剪切力是起剥离作用的主要作用力，其中剪切力是克服范德华力而剥离层状材料理想的作用力。研究表明，石墨烯等二维材料的剥离，存在高达10⁴s^-1的临界剪切率。为了达到该临界剪切速率，通常需要采用苛刻的操作条件，如高压剪切或高速搅拌，这通常需要复杂、昂贵的设备，剥离效率低，不利于规模化生产；另外苛刻的操作条件还会使层状材料的碎片化，降低产品的品质。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提出一种气体驱动的多通道层状材料剥离装置。所述的剥离装置可以实现气力驱动液体在多通道细管中高速运动，可在温和的操作条件下，达到层状材料剥离所需的最小剪切速率，从而实现高品质、高浓度的二维层状材料的制备。

本实用新型提供一种气体驱动的层状材料多通道剥离装置，所述的装置包括内部中空的圆形反应器本体，所述的反应器本体上设有入口管道和出口管道，所述的入口管道上分别设有液体入口和气体入口，所述的液体入口和气体入口连通；所述反应器本体内设有螺旋叶片和多通道细管剥离元件，所述的螺旋叶片在轴向上固定于所述反应器本体的入口端，所述多通道细管剥离元件固定于所述反应器本体内靠近出口管道侧并紧贴所述的反应器本体的内壁，所述的多通道细管剥离元件的尺寸与所述的反应器本体的尺寸相匹配。

进一步，所述的多通道细管剥离元件由圆形孔板和细管构成，所述的细管焊接在所述的圆形孔板开孔处，所述的细管与所述反应器本体的轴向平行并且与所述的圆形孔板垂直，所述的细管的内径与所述圆形孔板的开孔孔径相匹配，所述的圆形孔板的直径与所述的反应器本体的直径相匹配。

进一步，所述的反应器本体直径为10-2000mm，长度为20-20000mm。

进一步，所述的螺旋叶片直径为5-1500mm，长度为10-10000mm。

再进一步，所述圆形孔板直径为10-2000mm，板上开孔孔径0.1-100mm，孔间距1-20mm，开孔个数1-2000，所述的开孔按照正三角形、正方形直列或正方形错列等方式排列。

进一步，所述的单根细管长度为10-10000mm。

进一步，作为优选，所述的反应器本体直径为10-500mm，长度为1000-10000mm。

进一步，作为优选，所述的螺旋叶片直径为5-500mm，长度为500-5000mm。

进一步，作为优选，所述的圆形孔板直径为10-500mm，开孔个数2-500。

再进一步，作为优选，单根细管总长为500-5000mm。

进一步，所述的圆形孔板通过法兰固定在所述的反应器本体内。

再进一步，本实用新型所述的剥离装置应用于层状材料的剥离。