一种缝隙天线大体积等离子膨胀石墨生产装置的制作方法

本实用新型涉及石墨生产技术领域，具体来说，涉及一种缝隙天线大体积等离子膨胀石墨生产装置。

背景技术：

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯的制备方法多种多样，环保成本高。利用膨胀石墨制备石墨烯是一种较为经济的制备途径，为现阶段很多规模化石墨烯制备企业所采用。膨胀石墨品质的好坏直接影响石墨烯的品质，制备石墨烯的膨胀石墨要求膨胀倍数高，含硫量低，比表面积大。要达到上面膨胀石墨的技术要求，要求可膨胀石墨在膨化炉的升温速度快，加热均匀，温度高。升温速度越快，温度越高，加热越均匀，可膨胀石墨内的气体产生和膨胀越迅速，瞬间产生的爆炸力越强烈，膨化品质越高。

现在主要采用氢气还原炉或氮气保护气氛炉来膨化可膨胀石墨生产膨胀石墨，主要存在以下三个缺点：1、由于采用的是传统的电加热，热传导时间长，物料内部的温度场不一致，化学反应产生的气体延续时间长，气体爆炸效应差；2、炉内温度场温度低，一般在900-1200℃；3、炉内物料加热均匀度差，物料集中处供给的热量不足，短时间内达不到温度热平衡，使部分物料膨化不够。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对以上技术中的问题，本实用新型提出一种缝隙天线大体积等离子膨胀石墨生产装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种缝隙天线大体积等离子膨胀石墨生产装置，包括激励腔，其中，所述激励腔内设有炉管，所述激励腔底部中间位置设置有进料接口，所述激励腔顶部中间位置设置有收料接口，所述收料接口一侧真空接口，所述激励腔外壁均均匀设置缝隙天线，所述缝隙天线的一端设置有微波源。

进一步的，所述缝隙天线包括连接法兰，并且，所述连接法兰的一侧与所述微波源连接。

进一步的，所述连接法兰远离所述微波源的一侧设置有压缩波导。

进一步的，所述压缩波导的一侧设置有缝隙天线板。

进一步的，微波通过所述的缝隙天线板馈人激励腔，在炉管内建立高压电磁场。

进一步的，通过所述真空接口对炉管内抽真空，低压下在炉管内产生等离子体。

进一步的，通过所述压缩波导，提高缝隙处电磁场电压。

本实用新型的有益效果为：通过采用等离子体加热，温度高，温度场的温度超过2000℃，能在瞬间达到高温，将可膨胀石墨膨胀；采用微波能激发等离子体，微波能一方面作为等离子体激发能源，另一方面与石墨耦合，使可膨胀石墨自身发热，温度均匀，升温快，气体爆炸效应强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种缝隙天线大体积等离子膨胀石墨生产装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种缝隙天线大体积等离子膨胀石墨生产装置的缝隙天线的结构示意图；

图3是从图2的上方向下看的结构示意图。

图中：

1、炉管；2、激励腔；3、进料接口；4、收料接口；5、真空接口；6、缝隙天线；7、微波源；8、连接法兰；9、压缩波导；10、缝隙天线板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的实施例，提供了一种缝隙天线大体积等离子膨胀石墨生产装置。

如图1-3所示，根据本实用新型实施例的缝隙天线大体积等离子膨胀石墨生产装置，包括激励腔2，其中，激励腔2内设有炉管1，激励腔2底部中间位置设置有进料接口3，激励腔2顶部中间位置设置有收料接口4，收料接口4一侧真空接口5，激励腔2外壁均匀设置有缝隙天线6，缝隙天线6的一端设置有微波源7。

在一个实施例中，缝隙天线6包括连接法兰8，并且，连接法兰8的一侧与微波源7连接。

在一个实施例中，连接法兰8远离微波源7的一侧设置有压缩波导9。

在一个实施例中，压缩波导9的一侧设置有缝隙天线板10。

具体应用时，微波源7通过缝隙天线6将微波能馈入激励腔2，在激励腔2内建立高压电磁场；可膨胀石墨通过与高频电磁场耦合加热膨胀；微波通过缝隙天线板10上的缝隙将微波能均匀馈入激励腔2，使激励腔2内电磁场均匀；采用波导窄边压缩，提高微波辐射缝隙处的电压，使电压达到击穿产生等离子体气体所需的电压；采用炉管1作为等离子体发生容积，将等离子体限定在炉管1内；在炉管1内通入低压击穿气体，作为产生等离子气体源；对炉管1抽真空，使炉管1内的气压力低于激励腔2及缝隙天线6的大气压力，开启微波源7，炉管1内优先产生等离子体，防止等离子体在炉管1外发生；炉管1内产生稳定的等离子体后，可膨胀石墨由还原气体或保护气体送入炉管1内；可膨胀石墨通过炉管1内等离子体，温度瞬间升高，加热膨化；可膨胀石墨升温能源来自两个方面：一是等离子体加热，而是与微波场的电磁耦合；可膨胀石墨与低压击穿离子气体源、还原气体或保护气体从进料接口3进入炉管1内，通过等离子体，自收料接口4排出，进入后续的收料系统；真空接口5与外部抽真空设备相连，在设备开始运行时，对石英管1内抽真空，在真空状态下使炉管1内优先产生等离子体；炉管1内产生稳定的等离子体后，关闭真空阀门；采用真空引弧，点火产生等离子体。

综上，借助于本实用新型的上述技术方案，通过采用等离子体加热，温度高，温度场的温度超过2000℃，能在瞬间达到高温，将可膨胀石墨膨胀；采用微波能激发等离子体，微波能一方面作为等离子体激发能源，另一方面与石墨耦合，使可膨胀石墨自身发热，温度均匀，升温快，气体爆炸效应强。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。