[发明专利]一种快速热冲击装置

说明书

本发明涉及一种快速热冲击装置，包括加热载样平台、气氛保护壳体和温度采集装置。装置的发热机理碳纸由于焦耳热原理在通过电流时瞬间产生大量热。所述加热载样平台包括绝缘隔热底座、可升降载物台、碳纸压紧及导电模块和调距滑轨。所述碳纸压紧模块可以通过调节上下移动，实现压紧碳纸并导电；所述加热载样平台可以通过手动调节平台升降，调整样品受热距离；所述气氛保护壳体上包括进样口、进气口、出气口、电线入口、气氛测试口和温度测试口，进、出气口有气管和阀门连接，电线接入口有密封阀保证壳体气密性，气氛和温度测试口均通过法兰与测试装置连接并达到密封效果。本发明装置能够为样品加热提供快速高温冲击环境，反应稳定，方便实用。

技术领域

本发明属于实验装置技术领域，具体涉及一种快速热冲击装置。

背景技术

在很多材料制备领域，比如催化剂、隔热材料、合金材料和陶瓷材料等领域，快速的升温和降温可以帮助研究人员制备出具有特殊结构的材料，更好的探索材料的性能。而以往的加热方式中，类似电阻炉和感应炉这种加热设备无法做到快速的升降温，而类似激光烧结这种技术通常需要昂贵的设备，并且只能匹配特定的材料，而类似光子烧结这些技术又无法达到过高的温度，种种限制影响了这类方法的适用性。焦耳热快速热冲击技术是近年来受关注较多的加热技术，原理是碳纸在电流通过时，由于焦耳热效应会在瞬间产生大量热，可在100ms内升至2000℃左右，并且在切断电流后很快降至室温。这种急速的升降温可以帮助科研人员在极端条件下合成特殊材料，研究其性能和机理问题，尤其在纳米级材料的制备上，极短的升降温时间可以有效的避免材料的团聚现象，有利于制备出更加均匀、稳定的功能材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种，其为可以利用焦耳热原理实现快速升降温、具有保护气氛的实验合成装置，此装置操作方便，工作稳定。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种快速热冲击装置，包括加热载样平台、气氛保护壳体和温度采集装置；所述加热载样平台从气氛保护壳体中取出并进行更换碳纸和放样、取样工作，所述加热载样平台包括绝缘隔热底座、可升降载物台、碳纸压紧模块、导电模块和调距滑轨；所述碳纸压紧模块通过螺丝固定在平台上，通过弹簧装置和螺杆的相互作用控制铜板上下移动，达到压紧碳纸并导电的目的，所述碳纸压紧模块两端设有螺纹卡箍，与外部电源接通并与碳纸形成回路，利用碳纸的焦耳热效应快速升至较高温度；所述加热载样平台通过底部的绝缘隔热底座与气氛保护壳体接触，起到绝缘和保护壳体的作用；所述加热载样平台为样品加热提供载体，样品或承载样品的容器放置在加热栽样平台上，通过手动调节平台升降，改变样品与碳纸的距离，调整样品受热距离；所述气氛保护壳体上包括进样口、进气口、出气口、电线入口、气氛测试口和温度测试口，进、出气口与电线接入口处于壳体两侧，外部供气设备和外部电源通过气管和阀门与气氛保护壳体连接；温度测试口和气氛测试口处于气氛保护壳体上端，测试装置均通过法兰与气氛保护壳体连接；气氛保护壳体其余部位均为密封状态，在装置使用时，不与外部大气环境产生气氛交互。

进一步地，所述加热载样平台与气氛保护壳体相互独立，可以进行取、放样品的操作；所述加热载样平台上的固定连接件均为不锈钢材质，与碳纸接触的碳纸压紧模块均为紫铜材质，绝缘隔热底座为云母材质。

进一步地，所述碳纸压紧模块设有滑轨，可以进行横移来调整两个碳纸压紧模块之间的距离，进而根据需要调整碳纸的长度。

进一步地，包括测温工具，测温工具采用高精度红外测温仪，另配有信号采集装置；高精度红外测温仪所测试温度以电流形式对外输出，经信号采集装置采集后通过控制软件自动记录到电脑上；高精度红外测温仪的测温频率为8ms/次，信号采集装置采集频率为1-2ms/次。

进一步地，在气氛保护壳体上有气管连接口，通过泵将气氛保护壳体内抽至真空状态，或通入惰性气体改变气氛保护壳体内的气氛环境。

进一步地，在接入外部电源后，加热栽样平台上的碳纸根据输入电流的大小呈现不同的发热速率及峰值。