多壁碳管生長爐作為制備多壁碳納米管(MWCNT)的核心設(shè)備,有哪些功能?
更新時(shí)間:2025-09-05 點(diǎn)擊量:33
多壁碳管生長爐作為制備多壁碳納米管(MWCNT)的核心設(shè)備,其功能設(shè)計(jì)圍繞溫度控制、氣體管理、材料輸送、安全防護(hù)及連續(xù)生產(chǎn)五大核心需求展開,以下從功能模塊、技術(shù)參數(shù)、安全機(jī)制及工藝適配性四個(gè)維度進(jìn)行系統(tǒng)解析:一、核心功能模塊
- 多溫區(qū)精準(zhǔn)控溫系統(tǒng)
- 功能:通過獨(dú)立控溫的加熱區(qū)(如3-5溫區(qū))實(shí)現(xiàn)溫度梯度控制,滿足催化劑活化、碳源裂解、碳管生長及冷卻等不同階段的溫度需求。
- 技術(shù)參數(shù):
- 溫度范圍:600-1500℃(部分設(shè)備可達(dá)1700℃),控溫精度±1℃,升溫速率可編程調(diào)節(jié)(如1400℃以下≤10℃/min)。
- 加熱元件:硅鉬棒、硅碳棒或電阻絲,搭配B型/S型熱電偶實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
- 案例:BTF-1500C-CVD設(shè)備采用模糊PID控制,支持30段可編程升溫程序,適應(yīng)浮動(dòng)催化法等復(fù)雜工藝。
- 氣體流量動(dòng)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)
- 功能:精確控制碳源(甲烷、乙烯等)、載氣(氬氣)、活化氣體(氫氣)及摻雜氣體的流量與比例,優(yōu)化碳管直徑、層數(shù)及缺陷密度。
- 技術(shù)參數(shù):
- 氣路配置:4-5路高精度質(zhì)量流量計(jì),精度±1.5%,響應(yīng)時(shí)間1-4秒。
- 預(yù)處理模塊:氣體預(yù)熱爐(如300mm加熱區(qū))降低冷氣流對(duì)反應(yīng)腔體的沖擊。
- 案例:SGN-01設(shè)備通過多級(jí)霧化超聲進(jìn)料設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)進(jìn)料均勻性,提升批次一致性。
- 催化劑與碳源輸送系統(tǒng)
- 功能:支持液相(如二茂鐵溶液)或固相催化劑的精準(zhǔn)輸送,并通過活動(dòng)式進(jìn)液口調(diào)節(jié)溫度與位置,優(yōu)化催化劑在反應(yīng)區(qū)的分布。
- 技術(shù)參數(shù):
- 輸送方式:雙罐雙泵系統(tǒng)(如BST-1200C-CVD),支持催化劑濃度動(dòng)態(tài)調(diào)整。
- 進(jìn)液口設(shè)計(jì):測(cè)溫?zé)犭娕?可調(diào)位置結(jié)構(gòu),防止局部過熱導(dǎo)致催化劑失活。
- 案例:BTF-1400C-III-VT設(shè)備采用注液針頭高度可調(diào)設(shè)計(jì),適應(yīng)不同工藝需求。
- 連續(xù)收料與防堵塞機(jī)制
- 功能:通過旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、攪動(dòng)裝置或轉(zhuǎn)軸收料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碳管的連續(xù)收集,避免反應(yīng)器出口堵塞。
- 技術(shù)參數(shù):
- 收料倉容量:85L(雙罐設(shè)計(jì)),支持長時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)。
- 防堵設(shè)計(jì):可轉(zhuǎn)動(dòng)式濾網(wǎng)(如BTF-1500C-CVD)或攪動(dòng)裝置(如流化床反應(yīng)器)。
- 案例:SGN-01設(shè)備配備轉(zhuǎn)軸收料系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)不停機(jī)連續(xù)收料,提升生產(chǎn)效率。
二、安全防護(hù)機(jī)制
- 壓力與氣體泄漏監(jiān)測(cè)
- 自動(dòng)泄壓裝置:壓力超過上限自動(dòng)泄壓(如BTF-1500C-CVD)。
- 氫氣報(bào)警器:檢測(cè)到氫氣超標(biāo)時(shí)切斷非惰性氣體進(jìn)氣,防止爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
- 易燃易爆氣體探測(cè)器:全天候監(jiān)測(cè)環(huán)境氣體濃度(如SGN-01設(shè)備)。
- 多重連鎖保護(hù)
- 超溫報(bào)警、斷偶保護(hù)、水壓不足保護(hù)、氣壓過大保護(hù)、漏電保護(hù)等(如SGN-01設(shè)備的30重安全機(jī)制)。
- 爐體防爆設(shè)計(jì):不銹鋼密封結(jié)構(gòu)+水冷層保護(hù)(如SGN-01設(shè)備局部水冷層設(shè)計(jì))。
- 緊急停機(jī)與快速冷卻
- 水平導(dǎo)軌設(shè)計(jì):反應(yīng)后可將爐體推出,使石英管暴露于空氣中快速冷卻(如臥式管狀電爐)。
- 水冷法蘭:爐管下端法蘭采用水冷結(jié)構(gòu),加速散熱(如BTF-1400C-III-VT設(shè)備)。
三、工藝適配性與擴(kuò)展性
- 多工藝兼容性
- 支持浮動(dòng)催化法、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、流化床法等多種制備工藝。
- 爐管材質(zhì)可選石英管(耐高溫、透明觀察)或高純剛玉管(耐腐蝕、高溫穩(wěn)定性)。
- 模塊化設(shè)計(jì)
- 真空系統(tǒng)接口:支持快速置換爐內(nèi)氛圍,適應(yīng)不同氣體環(huán)境需求。
- 可定制法蘭接口:如KF25轉(zhuǎn)接頭或1/4"不銹鋼卡套接頭,便于氣路擴(kuò)展。
- 規(guī)?;a(chǎn)支持
- 恒溫區(qū)長度:>400mm(如臥式管狀電爐),適合多組試樣同時(shí)實(shí)驗(yàn)。
- 年產(chǎn)量:部分設(shè)備支持1-2噸級(jí)宏量生產(chǎn)(如BST-1200C-CVD)。