可实现高通量组分筛选的模具及成型方法与流程

本申请涉及一种材料筛选模具，特别是涉及一种可实现高通量组分筛选的模具及成型方法。

背景技术：

为了提高组分优选的效率，高通量的思想被引入了材料制备中(科技导报2015，33(10))，作为材料基因组计划(mgi)的重要组成部分，高通量实验被定义为在短时间内生成大量材料数据的有效方法。其核心思想是将传统材料研究中使用的顺序迭代方法改为并行处理，通过量变来导致材料研究效率的质变。目前在高通量材料生长方面取得了很大进展，有许多研究者通过该方法开展了有效的实验。

而在材料或相图研究中，常常需要对材料的性能最优化组分进行筛选，或需要制备一系列组分连续变化的样品。但在这些方面尚未有比较实用的高通量筛选方法。

目前通常的做法是将几种原料先按一种比例混合，压片，成型。然后再分别改变各种原料所占比例，逐一配比，重复上述步骤。最后对成型样品进行一一对比，找出最优化组合。这种方法常常存在称量误差，工作步骤繁琐，效率低下，实验周期耗时较长等问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种可实现高通量组分筛选的模具，包括：

装料模腔，具有上下贯通的空腔，用于盛装原料及安装所述模具的其他零件；

多个横向隔片，每一横向隔片用于沿所述空腔的横向安装并与所述装料模腔可拆卸连接，以使得所述多个横向隔片将所述空腔分成若干相等或者不等的间隔，每一间隔用于盛装不同组分不同比例的原料，以同时进行两种或者两种以上的组分优选；

底座，用于安装在所述装料模腔的底部，以承托所述装料模腔；及

压头，用于由所述装料模腔的上端至下端压入，以将原料压制成压片。

可选地，拆下所述多个横向隔片，整体压片成型，相应地，所述压头为与所述空腔相配的压块。

可选地，保留所述多个横向隔片使其在每个间隔内压片一次成型，相应地，所述压头为与所述空腔相配的压块，所述压头的横向具有多个连接槽，多个连接槽与安装在所述空腔内的所述多个横向隔片相配，以将每个间隔内的原料一次成型为对应的压片。

可选地，所述的模具，还包括至少一个纵向隔挡片，用于沿所述空腔的纵向安装与所述装料模腔可拆卸连接，以使得所述至少一个纵向隔挡片将所述空腔分成对应的相等或者不等的间隔，每一间隔用于均匀的加入原料，以使得原料在每一纵向隔挡片两侧能够直接形成浓度梯度。

可选地，每一纵向隔挡片的形状为直线或任意函数曲线，用于满足不同比例需求，其高度与所述装料模腔保持一致。

可选地，取出所述至少一纵向隔挡片，插入多个横向隔片，混合均匀后，拆下所述多个横向隔片，整体压片成型，相应地，所述压头为与所述空腔相配的压块。

可选地，取出所述至少一纵向隔挡片，插入多个横向隔片，混合均匀后，保留所述多个横向隔片使其在每个间隔内压片一次成型，相应地，所述压头为与所述空腔相配的压块，所述压头的横向具有多个连接槽，多个连接槽与安装在所述空腔内的所述多个横向隔片相配，以将每个间隔内的原料一次成型为对应的压片。

可选地，所述的模具，还包括盖子，与所述装料模腔相配，用于在混料时防止漏料。

可选地，所述底座内部具有台阶状凹槽，与所述装料模腔相配，以容纳所述装料模腔，并直接完成样品脱模。

根据本申请的另一个方面，提供了一种应用所述可实现高通量组分筛选的模具的成型方法，按照下述步骤执行，

通过多个横向隔片将装料模腔分成体积相等或不等的若干个横向间隔，分别在每个间隔里装料并混合均匀；

去掉多个横向隔片，用压头下压原料整体成型；或者，保留多个横向隔片，每一横向间隔分别成型；或者，

先在装料模腔纵向放置一个或数个可拆卸的纵向隔挡片，将空腔分为几个纵向间隔，然后分别将原料均匀铺在几个纵向间隔内，混合均匀，再取掉纵向隔挡片，插入多个横向隔片，混合均匀后，去掉多个横向隔片整体成型，或者，保留多个横向隔片，分别成型。

本申请的可实现高通量组分筛选的模具及成型方法，即在实验配料制备过程中，利用本申请的模具替代传统方法，使得两种或两种以上的原料可以直接在模具中实现组分连续变化的梯度混合。相比于使用传统模具，本模具可以对该模具中混合好的原料进行一次性同时压片，大大提高了工作效率。

进一步地，本申请还能够根据对组分变化的不同的需求，改变纵向隔挡片的形状，可以实现原料从线性到非线性变化的组分混合，能够满足实验中可能出现的多种要求。

此外本模具可以结合实际情况中对最终样品的形状需求，保持组分连续变化下改变模具横截面形状，获得满意样品。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的可实现高通量组分筛选的模具的示意性主剖视图；

图2是根据本申请一个实施例的装料模腔插入多个横向隔片时的示意性立体图；

图3是根据本申请一个实施例的装料模腔插入多个横向隔片且装入底座时的示意性俯视图；

图4是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性立体图；

图5a是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性俯视图；

图5b是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性俯视图；

图5c是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性俯视图；

图5d是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性俯视图；

图5e是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性俯视图；

图6a是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片及多个横向隔片时的示意性俯视图；

图6b是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片及多个横向隔片时的示意性俯视图；

图6c是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片及多个横向隔片时的示意性俯视图；

图6d是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片及多个横向隔片时的示意性俯视图；

图7a是根据本申请一个实施例的压头的示意性结构图；

图7b是根据本申请另一个实施例的压头的示意性结构图；

图8a是根据本申请一个实施例的压头装配在装料模腔时的示意性结构图；

图8b根据本申请另一个实施例的压头装配在装料模腔时的示意性结构图。

图中各符号表示含义如下：

100模具，

1装料模腔，11凹槽，12空腔，

2横向隔片，

3纵向隔挡片，31突部，

4底座，41台阶状凹槽，

5压头，51连接槽，

6盖子。

具体实施方式

图1是根据本申请一个实施例的可实现高通量组分筛选的模具的示意性主剖视图。图2是根据本申请一个实施例的装料模腔插入多个横向隔片时的示意性立体图。图3是根据本申请一个实施例的装料模腔插入多个横向隔片且装入底座时的示意性俯视图。图7a是根据本申请一个实施例的压头的示意性结构图。图7b是根据本申请另一个实施例的压头的示意性结构图。图8a是根据本申请一个实施例的压头装配在装料模腔时的示意性结构图。图8b根据本申请另一个实施例的压头装配在装料模腔时的示意性结构图。

如图1所示，还可以参见图2-图3、图7-图8，本实施例，提供了一种可实现高通量组分筛选的模具100，一般性可以包括：装料模腔1、多个横向隔片2、底座4和压头5。装料模腔1具有上下贯通的空腔12，用于盛装原料及安装所述模具100的其他零件。多个横向隔片2中的每一横向隔片2用于沿所述空腔12的横向安装并与所述装料模腔1可拆卸连接，以使得所述多个横向隔片2将所述空腔12分成若干相等或者不等的间隔，每一间隔用于盛装不同组分不同比例的原料，以同时进行两种或者两种以上的组分优选。底座4用于安装在所述装料模腔1的底部，以承托所述装料模腔1。压头5(参见图7a、图7b)用于由所述装料模腔1的上端至下端压入，以将原料压制成压片。

本实施例中，参见图1，可拆下所述多个横向隔片2，参见图8a，整体压片成型。相应地，如图7a所示，所述压头5为与所述空腔12相配的压块。

本实施例中，参见图1，可保留所述多个横向隔片2，参见图8b，使其在每个间隔内压片一次成型。相应地，如图7b所示，所述压头5为与所述空腔12相配的压块，所述压头5的横向具有贯通其前、后端的多个连接槽51，多个连接槽51与安装在所述空腔12内的所述多个横向隔片2相配，以将每个间隔内的原料一次成型为对应的压片。其中，所述的相配是指压头5中的多个连接槽51与空腔12中的对应的多个横向隔片2的位置及尺寸相配。

参见图3，所述装料模腔1的空腔12被多个横向隔片2平均分成了若干个间隔，如在进行优选固相烧结组分时，可以根据对于样品数量的需求，将装料模腔1的空腔12平均分成所需的数量。装配上底座4，分别改变各种原料的比例添加到每个间隔内，利用共振混料机对其混合均匀。随后用既可以取出横向隔片2用图7a所示压头5压片。也可以直接用图7b所示压头5压片。压片结束之后将整个模具100倒置取下底座4，就可以完成脱模。

由此可见，本申请的可实现高通量组分筛选的模具100，在实验配料制备过程中，利用本申请的模具100替代传统方法，使得两种或两种以上的原料可以直接在模具100中实现组分连续变化的梯度混合。相比于使用传统模具，本模具100可以对该模具100中混合好的原料进行一次性同时压片，大大提高了工作效率。

进一步地，如图2所示，本实施例中，在装料模腔1的上部的两侧，对应开有呈竖向叠加的多个凹槽11。每一凹槽11用于容纳一个横向隔片2的一端，以便固定所述横向隔片2。相应地，每一横向隔片2为t型，t型的两个侧翼用于安装在对应的凹槽11内。更具体地，本实施例中，通过凹槽11及对应的横向隔片2可将模具100平均分成20等分，在实际使用过程中根据需求可分成所需等分。

图4是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性立体图。本实施例中，所述的模具100还包括至少一个纵向隔挡片3，用于沿所述空腔12的纵向安装与所述装料模腔1可拆卸连接，以使得所述至少一个纵向隔挡片3将所述空腔12分成对应的相等或者不等的间隔。其中，每一间隔用于均匀的加入原料，以使得原料在每一纵向隔挡片3两侧能够直接形成浓度梯度。

进一步地，如图4所示，可取出所述至少一纵向隔挡片3，参见图3，插入多个横向隔片2，混合均匀后，拆下所述多个横向隔片2，整体压片成型。相应地，参见图7a，所述压头5为与所述空腔12相配的压块。

进一步地，如图4所示，可取出所述至少一纵向隔挡片3，参见图3，插入多个横向隔片2，混合均匀后，保留所述多个横向隔片2使其在每个间隔内压片一次成型。相应地，参见图7b，所述压头5为与所述空腔12相配的压块，所述压头5的横向具有多个连接槽51，多个连接槽51与安装在所述空腔12内的所述多个横向隔片2相配，以将每个间隔内的原料一次成型为对应的压片。

进一步地，如图4所示，本实施例中，所述纵向隔挡片3上部两侧对应向外突出形成突部31，每一突部31均与所述装料模腔1中的凹槽11相匹配，以将所述纵向隔挡片3固定在预置的位置处。

图5a是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性俯视图，其插入一个直线型的纵向隔挡片。图5b是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性俯视图，其插入一个曲线型的纵向隔挡片。图5c是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性俯视图，其插入两个直线型的纵向隔挡片。图5d是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性俯视图，其插入两个直线型的纵向隔挡片。图5e是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片时的示意性俯视图，其插入三个直线型的纵向隔挡片。

更具体地，如图5a-图5e所示，本实施例中，每一纵向隔挡片3的形状为直线或任意函数曲线，用于满足不同比例需求，其高度与所述装料模腔1保持一致。使得本申请还能够根据对组分变化的不同的需求，改变纵向隔挡片3的形状，可以实现原料从线性到非线性变化的组分混合，能够满足实验中可能出现的多种要求。

图6a是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片及多个横向隔片时的示意性俯视图，其插入一个直线型的纵向隔挡片和九个横向隔片。图6b是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片及多个横向隔片时的示意性俯视图，其插入一个曲线型的纵向隔挡片和九个横向隔片。图6c是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片及多个横向隔片时的示意性俯视图，其插入两个直线型的纵向隔挡片和九个横向隔片。图6d是根据本申请另一个实施例的装料模腔插入纵向隔挡片及多个横向隔片时的示意性俯视图，其插入两个直线型的纵向隔挡片和九个横向隔片。

如图5a，在装料模腔1中插入纵向隔挡片3，即可将其一分为二，分别在两侧加入固相烧结所需优选的原料，并且使其均匀平铺在模具100内，即可在纵向隔挡片3两边直接形成浓度梯度，可以用于将原料按线性比例混合。参见图6a，此时取出纵向隔挡片3，再插入横向隔片2，可以完成不同浓度的组分隔离，接着盖上盖子6，用共振混料机将每个小隔间内原料混合均匀，最后取下横向隔片2一体压片成型或者不取下隔片进行压片成型。烧结完成后，对每个比例的样品进行性能测试，完成组分优选。

图5a为其中最为简单的一种组分优选方法。若对于两种组分的比例具有特殊要求，如图5b所示，若需要非线性比例混合，即可用不同函数曲线形状的纵向隔挡片3进行隔挡，从而改变浓度梯度，对特殊组分原料进行优选。通过上述实施例，可以满足任何比例需求，使得筛选更加便捷效率。除了对于两种原料优选外，本申请的模具100还可以对两种以上的原料进行组分优选，如图5c、5d及5e，可以根据需求增加纵向隔挡片3的数量，使得两种以上的原料在纵向隔挡片3两边直接形成浓度梯度，剩余操作步骤与两种原料的相同，本实施例对此部分不再赘述。

进一步地，本实施例中，如图1所示，所述的模具100还包括盖子6，与所述装料模腔1相配，用于在混料时防止漏料。

进一步地，本实施例中，所述底座4内部具有台阶状凹槽41，与所述装料模腔1相配，以容纳所述装料模腔1，并在压片结束时倒置整个模具100，可以取下底座4，直接完成样品脱模。

本实施例中的装料模腔1的内剖面为矩形，则压片后样品为矩形片。若要得到其他形状的片，可以结合实际情况中对最终样品的形状需求，在保持组分连续变化下改变模具100的横截面形状，获得满意样品，这样能够满足各种需求。

综上所述，本申请的模具100结构简单，安装方便，组合多样，可以满足多种实验需求。本申请的模具100可用于固相烧结样品的高通量制备，也可以用于光学浮区法、激光底座加热法等制备晶体生长的组分优选料棒的制备等。能够直接便捷形成不同种类组分浓度梯度，并且可以实现压片一次成型，提高组分筛选效率。

参见图1，根据本申请的另一个方面，提供了一种应用所述可实现高通量组分筛选的模具100的成型方法，按照下述步骤执行，

步骤100，将装料模腔1与底座4组合。

步骤200，插入多个横向隔片2，将装料模腔1分成体积相等或不等的若干个横向间隔，分别在每个间隔里装料，盖上盖子6，用共振混料机均匀混合。

步骤300，去掉多个横向隔片2，用压头5下压原料整体成型。

或者，保留多个横向隔片2，每一横向间隔分别成型。即保留横向隔片2一次性压片成型。

步骤400，压片结束后，倒置直接将底座4分离，取出压好的片。

参见图4，根据本申请的另一个方面，提供了另一种应用所述可实现高通量组分筛选的模具100的成型方法，按照下述步骤执行，

步骤100，将装料模腔1与底座4组合。

步骤200，根据实验要求选择合适的纵向隔挡片3插在装料模腔1的对角线位置，即在装料模腔1纵向放置一个或数个可拆卸的纵向隔挡片3，将空腔12分为几个纵向间隔，然后分别将原料均匀铺在几个纵向间隔内，在模具100上盖好盖子6，使用共振混料机对各组分进行均匀化处理，使其平铺在模具100内，即可在隔挡片两边直接形成浓度梯度。

步骤300，再取掉纵向隔挡片3，插入多个横向隔片2，混合均匀后，去掉多个横向隔片2整体成型。

或者，保留多个横向隔片2，分别成型。

步骤400，压片结束后，倒置直接将底座4分离，取出压好的片。

本申请的模具100结构简单，安装方便，使用可靠。通过本申请的成型方法可以方便快速将若干种粉末组合形成不同浓度梯度混合，适用于通过相图实验、固相烧结进行的高通量组分优选，也可以用于光学浮区法、激光底座加热法等制备晶体生长方法的料棒制备，提高实验效率。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。