CN119461362A 通过在液体中脉冲放电制造纳米碳材料的系统和方法 （纳米普罗技术有限公司）

202080052835.52020.06.05通过在液体中脉冲放电制造纳米碳材料的包封所述第一电极、所述第二电极和液体的腔置成使所述液体流动通过所述第一电极和所述2配置成使所述液体流动通过所述第一电极和所述第二电极之设定电连接至所述第一电极和所述第二电极在多个碳颗粒的生产阶段期间控制所述液体的流速，通过在所述在所述金刚石核的表面上的至少一个石墨烯帽，其中所述碳纳米颗粒的平均尺寸在4.如权利要求3所述的经制造的材料，其中所述碳纳米颗粒被包含在液体中以形成分8.如权利要求3_7任一项所述的经制造的材料，其中所述至少一个石墨烯帽对称地位9.如权利要求4_8任一项所述的经制造的材料，其中所述碳纳米颗粒在所述液体中的10.如权利要求9所述的经制造的材料，其中所述碳颗粒配置成用作以下的至少一种：12.如权利要求3_11任一项所述的经制造的材料，其中所述碳纳米颗粒配置成当作为13.如权利要求3_12任一项所述的经制造的材料，其中所述碳纳米颗粒配置成用作以3[0003]本申请要求于2019年6月7日提交的美国临时申请No.62/858,554的优先权和权[0006]合成纳米材料(包括纳米金刚石)的一种方式是通过在填充有冰或惰性气体作为[0008]与纳米材料和/或纳米金刚石生产潜在相关的另一个挑战是，在其他物质内均化[0009]纳米材料和/或纳米金刚石生产中的第三个挑战是在产生后可能难以操控纳米材4[0011]本公开内容的一个方面旨在用于制造纳米材料的系统。所述系统可包括第一电[0024]4.如条目1_3任一项所述的系统，[0027]7.如条目1_6任一项所述[0029]9.如条目7_8任一项所述的系统，其中[0030]10.如条目7_9任一项所述的系统，其中所述脉冲电输出的脉冲频率大于或等于[0031]11.如条目7_10任一项所述的系统5[0034]14.如条目13所述的系统，其中所[0036]16.如条目13所述的系统，其中所述[0037]17.如条目16所述的系统，其中所[0038]18.如条目11_17任一项所述的系统，其中所述多个碳颗粒和所述液体形成分散[0042]22.如条目1_21任一项所述的系统，其中[0043]23.如条目1_22任一项所述的系统，[0044]24.如条目1_23任一项所述的系[0045]25.如条目1_24任一项所述的系统[0049]29.如条目1_28任一项所述的系统，其中6[0063]35.如条目34所述的经制造的材料，其[0073]图1是说明与所公开的实施方式一致的用于制造纳米材料的示例性系统的示意[0074]图2A_2B是说明与公开的实施方式一致的用于制造纳米材料的示例性电极构造的[0075]图2C是说明与公开的实施方式一致的图2A_2B的电极构造中的侵蚀电极的示意7[0076]图2D是说明与公开的实施方式一致的图2A_2B的电极构造中产生的气泡的示意[0077]图3A_3C是说明与公开的实施方式一致的用于制造纳米材料的另一示例性电极构[0078]图4A_4B是说明与公开的实施方式一致的用于制造纳米材料的又一示例性电极构[0079]图5A_5B是说明与公开的实施方式一致的用于制造纳米材料的又一示例性电极构[0080]图6A_6B是说明与公开的实施方式一致的用于制造纳米材料的又一示例性电极构[0081]图7是说明与公开的实施方式一致的电源的脉冲电流和脉冲电压的示例性波形的[0082]图8是说明与公开的实施方式一致的向工作液体放电的实际放电电流和实际放电[0083]图9是说明与公开的实施方式一致的向工作液体放电的等离子体脉冲的放电功率[0085]图11是说明与公开的实施方式一致的用于制造纳米材料的电流和电压的串行(连[0086]图12是说明与公开的实施方式一致的生成的纳米材料的结构的透射电子显微镜[0087]图13是说明与公开的实施方式一致的通过动态光散射(DLS)方法确定的纳米颗粒[0088]图14是说明与公开的实施方式一致的干纳米颗粒的尺寸的暗场扫描透射电子显[0089]图15是说明与公开的实施方式一致的用于分离两种类型的分散体的示例性设置[0090]图16A_16B是说明由图15所示并与公开的实施方式一致的两种类型的分散体的表[0091]图16C_16D是说明与公开的实施方式一致的纳米金刚石核上的石墨烯帽的位置对[0092]图16E是绘制包括使用公开的实施方式制造的纳米颗粒的两种类型的液体分散体[0093]图16F_16G显示与使用公开的实施方式制造的纳米材料相关的示例性X射线光电[0094]图16H是包括使用公开的实施方式制造的对称加盖的纳米颗粒的液体分散体的发[0095]图16I是说明包括使用公开的实施方式制造的对称加盖的纳米颗粒的液体分散体8[0096]图17是说明与公开的实施方式一致的具有和不具有纳米材料添加剂的润滑剂的[0097]图18是说明与公开的实施方式一致的具有不同纳米材料添加剂浓度的工作液体在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相[0102]图1是说明与公开的实施方式一致的用于制造纳米材料的示例性系统100的示意极108和接地电极110之间放电(放出)。高压电脉冲112可在工作液体103中引起电化学反[0104]循环泵104可通过入口105将工作液体103注入反应器腔室102中并且可使工作液9且产生的纳米颗粒可以纳米颗粒悬浮液116的形式(例如，未反应的工作液体103和产生的浮液16的浓度(例如，混合物中的产生的纳米颗粒的粒可以纳米颗粒悬浮液116的形式通过出口107间歇地从反应器腔室102排出。在间歇模式[0105]对于连续模式或间歇模式，纳米颗粒悬浮液116的浓度可通过液体处理时间(例一些实施方式中，高压电脉冲112的脉冲持续时间可为大于或等于10纳秒且小于或等于40[0106]为了控制在工作液体103中产生纳米颗粒，高压电极108和接地电极110之间的间[0107]图2A_2B是说明与公开的实施方式一致的用于制造纳米材料的示例性电极构造[0108]在一些实施方式中，高压电脉冲112可在高压电极108的第二端部204和接地电极促进在高压电极108的第二端部204处形成脉冲112，高压电极108可配置成使得电场(由施加的电能产生)可在第二端部204处达到最大值。在一些情况下，随着继续通过脉冲112放放电区处的由先前脉冲放电产生的气泡可在接下来的脉冲放电发生之前被工作液体103带[0113]如图3C中所示，电极构造300可被包封在具有圆柱形几何形状的反应器腔室102为了使电极构造300的电极侵蚀更均匀并且脉冲放电的重复频率更高，除了方向113之外，还可使工作液体103沿第二方向302流动(例如，流体流可呈现沿两个方向302和113的流动方向分量)以提高高压电极108的两个细长构件之间的电的实施方式一致的用于制造纳米材料的示例性电极构造400的示意图。如图4A_4B中所示，除了高压电极108包括超过两个的细长构件(例如，10个棒、少于10个棒或多于10个棒)之极108的各层可包括多于两个的细长构件)。电极构造500可用于进一步扩大纳米颗粒产生序布置的高压电极108和接地电极110的多个层)，其各自可仅包括细长构件(例如，平行[0117]图7是说明与公开的实施方式一致的电源106的脉冲电流和脉冲电压的示例性波[0118]图8是说明与公开的实施方式一致的向工作液体103放电的实际放电电流和实际[0119]图9是说明与公开的实施方式一致的向工作液体103放电的高压电脉冲112的放电[0120]图10是说明与公开的实施方式一致的用于制造纳米材料的示例性电路1000的示反应器腔室102、放电脉冲电容器Cdis.、电感器L和表示电路1000的导线的自电容的电容[0125]图12是说明与所公开的实施方式一致的产生的纳米材料的结构的透射电子显微[0126]图13是说明与公开的实施方式一致的通过动态光散射(DLS)方法确定的纳米颗粒是说明与公开的实施方式一致的干燥的纳米颗粒的尺寸的暗场扫描透射电子显微镜的两种类型的纳米金刚石颗粒的结构差异导致各自的分散体可能具有不同的性质(例如，留有比第二类型的纳米金刚石颗粒的浓度高的第一类型的纳米金刚石颗粒的浓度。类似[0128]两种类型的分散体1508和1510的这种对比行为可能是由它们在溶剂中的颗粒的[0129]两种类型的分散体的不同性质可通过制造的纳米金刚石颗粒的不同分子结构来解释。例如，使用公开的系统和方法制造的纳米金刚的实施方式一致的包括在两种类型的分散体中的两种类型的纳米金刚石颗粒类型的表面形成第二类型的分散体或可与第二类型的分散体更紧密地相关的不对称加盖的颗粒。例度可改变相应分散体的粘度。图16E是绘制包括使用公开的实施方式制造的纳米颗粒的两化的情况下，分散体1610的粘度也可几乎保持不变(例如，显示相对于分散体1610的四条些)的浓度或相对于对称加盖的颗粒的浓度增加不对称加盖的颗粒的浓度，相应分散体的明，对于第一类型的分散体，SP2:SP3杂化比可接近60％:40并且对于第二类型的分散[0134]图16F是说明与本公开内容的实施方式一致的具有第二类型的分散体的伴线光谱实施方式一致的通过第二类型的分散体的SP2和SP3峰对[0136]图16H是说明与本公开内容的实施方式一致的第一类型的分散体的发光光谱1614和初始紫外光谱1616的图示。图16I是说明与本公开内容的实施方式一致的第一类型的分的润滑剂的摩擦系数的图示。具有和不具有减摩添加剂的润滑剂分别以线1702和1704显体分散体1在宽的温度范围下显示稳定的粘度指数并且显示约1000的粘度指数。随着纳米[0140]图19是与本公开内容的实施方式一致的制造纳米材料的示例性过程(工艺)1900[0141]在步骤1902中，用液体(例如工作液体103)填充反应器腔室(例如反应器腔室可选择成使得高压电脉冲112的放电功率可为1MW或高于1MW，并且脉冲电输出的频率为90％试剂级邻二甲苯和10％试剂级异丙醇的混合物。电源106的参数可选择成使得高压电碳纳米颗粒和0.15克的不对称加盖的碳纳米颗粒。纳米颗粒悬浮液116可被进一步分离成90％试剂级邻二甲苯和10％试剂级己烷的混合物。电源106的参数可选择成使得高压电脉纳米颗粒和0.25克的不对称加盖的碳纳米颗粒。纳米颗粒悬浮液116可被进一步分离成不力的规模化(放大)。示例性应用已显示出对于广泛范围的工业应用的优越和有前景的特[0153]虽然已经参考本公开内容的具体实施方式显示和描述了本公开内容，但是将理不是穷尽的并且不限于公开的精确形式或实施方式。考虑到公开的实施方式的说明和实精神通过所附权利要求及其全部范围的等同