一种重叠多层石墨烯型石墨的制备装置及生产工艺的制作方法

本发明涉及人造石墨的生产技术领域，特别涉及一种重叠多层石墨烯型石墨的制备装置及生产工艺。

背景技术：

等静压石墨是上世纪60年代发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优异的性能。譬如，等静压石墨的耐热性好，在惰性气氛下，随着温度的生高其机械强度不但不降低反而升高，在2500℃左右时达到最高值；与普通石墨相比，结构精细致密，而且均匀性好；热膨胀系数很低，具有优异的抗热震性能；各向同性，在各个方面上的性能是一致的；耐化学腐蚀性能强，能经受住熔融金属和玻璃的渗透侵蚀；导热性能好和导电性能好；具有优异的加工性能，几乎可以加工成任意形状的物品。正是由于具有一系列优异的性能，等静压石墨被广泛应用于制作直拉单晶硅用热场(发热体、坩埚等)，多晶硅熔炼炉、核反应堆堆芯结构、放电加工用电极、连铸金属用石墨结晶器等。

等静压石墨的生产工艺流程，要经过原料的锻烧、破碎、筛分、磨粉、粘接剂的熔化，以及配料、混捏、成型焙烧、浸渍、石墨化等工序的处理。等静压石墨需要结构上各向同性的原料，需要磨制更细的粉末，需要应用冷静压成型技术，焙烧周期会非常的长，为了达到目标蜜度，需要多次的浸渍-焙烧循环，等静压石墨的生产制备周期要比普通的石墨长的多。

技术实现要素：

本发明提供一种重叠多层石墨烯型石墨的制备装置及生产工艺，是未来替代等静压石墨的最佳的产品；本发明的重叠多层石墨烯型石墨的生产工艺，不需要象等静压石墨的生产流程的那些工序，本发明的重叠多层石墨烯型石墨对目标产品可一次成型、目标蜜度、目标强度、目标硬度、各向同性、目标灰分、目标电阻率都比现等静压石墨高出1-2个数量级。

本发明的技术方案为：

一种重叠多层石墨烯型石墨的制备装置，包括反应釜，所述反应釜内按重叠多层石墨烯型石墨生产工艺流程依次设置有所述等静压力盖、原子喷泉器、场效分离器、原子分散器、重组器；所述反应釜外设置有所述费米子增强器、增压器；

其中，优选地，所述等静压力盖设置在所述反应釜內；

其中，优选地，所述原子喷泉器设置在所述等静压力盖上的下方；

其中，优选地，所述场效分离器设置在所述原子喷泉器的下方；

其中，优选地，所述原子分散器设置在所述场效分离器的下方；

其中，优选地，所述重组器设置在所述场效分离器的下方与所述反应釜的底部。

一种重叠多层石墨烯型石墨的制备装置，包括反应釜：所述反应釜外底部还设置有所述电器控制箱、氢气调节总成、二氧化碳调节总成、隋性气体调节总成、温度湿度调节总成、废料回收总成、压力调节总成。

一种重叠多层石墨烯型石墨的制备装置，包括以下反应釜的尺寸：所述反应釜的尺寸的直经由50-7500毫米，长由500-15000毫米，根据不同产品用途的需要做相应调整。

一种重叠多层石墨烯型石墨的生产工艺，包括以下步骤：

(1)加装等静压力盖；

(2)将氮气送入反应釜内置换出釜内的空气；

(3)将二氧化碳送入反应釜内置换出釜内的氮气；

(4)将隋性保护气体气送入反应釜内置换出釜内的二氧化碳；

(5)通过隋性气体循环把反应釜内的杂质除掉，使反应釜内成为超净釜；

(6)将氢气送入反应釜内；

(7)将二氧化碳送入原子喷泉器内；

(8)原子喷泉器作用使二氧化碳分子失去氧原子，释放出碳元素和杂质的混合气体；

(9)场效分离器将混合气体分离纯化碳元素；

(10)原子分散器加大碳元素原子间的距离，在特定时间內阻止碳元素团聚；

(11)重组器将碳元素引导到重组器上，再将碳元素重组形成重叠多层石墨烯型石墨；

(12)费米子增强器是把重叠多层石墨烯型石墨增加抗破损强度。

一种重叠多层石墨烯型石墨的生产工艺，包括以下生产条件：

所述反应釜内的摄氏温度由-100℃-+305℃之间，所述反应釜内氢气含量由1％-99％

之间，所述反应釜内压力-0.1mpa-1.0mpa之间，所述反应釜内湿度由1％-99％。

一种重叠多层石墨烯型石墨的生产工艺，包括以下原料：

包括以下原料，

更换不同工作原理的原子喷泉器，反应釜内就使用不同的的碳源。

(1)在使用二氧化碳原子喷泉器时，碳源使用是所述二氧化碳；脱氧剂是所述氢元素。

(2)在使用乙炔原子喷泉器时，碳源是所述烷烃类、乙炔、乙烯、乙醚、乙脑、液化聚苯、液化石蜡、液化松香、甲醛、重油其中的一种或几种混合，根据不同重叠多层石墨烯型石墨的需要做相应调整，脱氢剂是所述氧气。

一种重叠多层石墨烯型石墨的生产工艺，包括以下保护气体：

所述反应釜内的保护气体是所述氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气、二氧化碳其中的一种或几种混和，根据不同的特性需要做相应调整。

一种重叠多层石墨烯型石墨的生产工艺，包括以下材质：

所述反应釜使用的材质是所述玻璃材质、铜材质、不锈钢材质、特种钢材质、橡胶材质其中的一种或几种复合，根据不同产品用途的需要做相应调整。

本发明的有益效果：

本发明重叠多层石墨烯型石墨生产设备，制造的产品是重叠多层石墨烯型石墨，是未来替代等静压石墨的最好产品；做为含碳原料-本发明使用的含碳原料是二氧化碳。日耗电量约24度左右。

1、在太阳能电池、半导体晶片领域中

大量使用等静压石墨制作单晶炉热场部件，多晶硅炉用加热器，半导体制造用加热器、熔炼坩埚等部件。由于近年来，太阳能光伏发电发展迅猛，导致光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对等静压石墨需求量巨大。目前，单晶、多晶硅产晶均朝大型化、高端化发展，对等静压石墨烯型石墨提出了更高的要求，更大规格、更高强度、更高纯度已经成为行业趋势。

2、核工业领域

等静压石墨具有特别出色的高温力学性能，导热系数大，线膨胀系数低。在高温气冷堆中，主要用作反射剂、慢化剂及活性区结构材料，同核燃料一道构成核燃料组件。在400～1200℃的温度下，受高能γ射线和快中子的放射线，时间长达数年之久，容易造成辐照损伤，从而改变石墨的结构和性质。因此要求材料的石墨化度高、各向同性度好、组成均一弹性模量低等，而等静压石墨恰恰满足所有的要求，在核工业领域异军突起。

3、连续铸造结晶器及模具领域

连续铸造结晶器与超硬材料生产需要耐高温、高压的模具材料，而等静压石墨由于它的层面石墨结构、较高的机械强度、均匀的热传导，可以使连铸与模压的产晶表面光滑，内在质量高，使用寿命长，是结晶器的最佳材料。而且对于大型烧结材料，模具壁的厚度应尽可能薄，等静压石墨各项性能均达到要求，并且加工厚度可以精确到0.1mm。

4、本发明生产的是重组碳元素为重叠多层石墨烯为石墨。是未来替代等静压石墨的最好产品，碳原子有个特点形成石墨烯时层內范德华利结和很好，层层间范德华利结和不好会发生滑动，因普通石墨杂质太多，纳米级石墨烯层层间才会发生滑动。本发明生产的重叠多层石墨烯型石墨因石墨烯层间和层层间没有杂质所以重叠多层石墨烯型石墨层层间是不会发生滑动的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明重叠多层石墨烯型石墨的生产装置的结构示意图。

图1中，1.等静压力盖、2.原子喷泉器、3.场效分离器、4.原子分散器、5.重组器、6.反应釜、7.费米子增强器、8.增压器、9.电器控制箱、10.隋性气体调节器总成、11.氢气调节器总成、12.二氧化碳调节器总成、13.压力调节器总成、14.温度湿度调节总成、15.废料回收器总成。.

图1中在更换成乙炔原子喷泉器时，11.氢气调节器总成更换成氧气调节器总，12.二氧化碳调节器总成更换成乙炔调节器总成。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种重叠多层石墨烯型石墨的生产装置，该生产装置是由隋性气体保护下的所述反应釜6内，原子喷泉器2的作用使二氧化碳分子失去氧原子，原子喷泉器2释放出碳元素和杂质的混合气体；场效分离器3将混合气体分离纯化碳元素；原子分散器4加大碳元素原子间空间距离，在特定的时间內阻止碳元素团聚；重组器5将碳元素引导到重组器面板上重组碳元素为重叠多层石墨烯型石墨；费米子增强器7将强化增加重叠多层石墨烯型石墨的抗冲力强度；增压器8在原子喷泉器工作时是协助压力调节器总成13对反应釜进行压力控制；电器控制箱9对设备进行控制；隋性气体调节器总成10调节反应釜内的保护气体比例；氢气调节器总成11调节反应釜內的氢气含量；二氧化碳调节器总成12调节二氧化碳的脱氧速度；压力调节器总成13对反应釜內的压力进行控制；温度湿度调节器总成14平衡反应釜內的温度湿度；废料回收器总成15把杂质进行回收；增压器8在原子喷泉器工作时是协助压力调节器总成13对反应釜压力进行控制。

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