一种薄膜制备装置
技术领域
本申请涉及制膜技术领域，具体而言，涉及一种薄膜制备装置。
背景技术
目前常规的石墨烯膜的制备方法主要有旋涂法、喷涂法、真空抽滤法、化学气相沉积法、层层自组装法等。旋涂法制备的膜十分均匀，具有高度的取向性，但不适合大面积制备。真空抽滤法制备的石墨烯薄膜，因受到抽滤设备的限制，无法大面积制备，只适合实验室操作。
实用新型内容
本申请实施例的目的在于提供一种薄膜制备装置，其能够大面积制备薄膜。
本申请实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种薄膜制备装置，包括至少一根离心制膜管以及驱动机构；
离心制膜管内部具有用于容纳分散液的容纳空腔，容纳空腔内设置有支撑件和基底膜，支撑件用于安装于离心制膜管的内壁，支撑件与离心制膜管的内壁能够形成流体通道，基底膜能够固定于支撑件并与离心制膜管的内壁具有间隙；离心制膜管的管壁具有出液孔，流体通道与出液孔连通，分散液中的液体能够从基底膜、流体通道和出液孔通过；
驱动机构的动力输出轴与至少一根离心制膜管传动连接，以驱动至少一根离心制膜管绕驱动机构的动力输出轴转动，每根离心制膜管的轴心线与驱动机构的动力输出轴的轴心线平行。
在上述实现过程中，由于驱动机构的动力输出轴与至少一根离心制膜管传动连接，且每根离心制膜管的轴心线与驱动机构的动力输出轴的轴心线平行，则驱动机构能够驱动每根离心制膜管绕驱动机构的动力输出轴转动。在离心制膜管转动的过程中，离心制膜管内的分散液会随离心制膜管的转动而在容纳空腔内运动，并受到离心作用具有靠近离心制膜管的内壁运动的趋势。由于支撑件与离心制膜管的内壁能够形成流体通道，且基底膜能够固定于支撑件并与离心制膜管的内壁具有间隙，离心制膜管的管壁具有出液孔，则分散液在离心力的作用下，分散液中的液体被离心出去穿过基底膜、流体通道从出液孔流出，而分散液中的固体颗粒则被基底膜截留下来在基底膜表面成膜，将基底膜取出后干燥即可得到薄膜。利用该薄膜制备装置，在离心作用下可大面积制膜。
在一种可能的实施方案中，驱动机构的动力输出轴通过固定件与至少一根离心制膜管传动连接，每根离心制膜管的端部与固定件连接。
在上述实现过程中，通过固定件能够将驱动机构的动力输出轴与至少一根离心制膜管实现传动连接，更加方便连接。
在一种可能的实施方案中，固定件包括第一固定板和第二固定板，第一固定板与每根离心制膜管的一端连接，第二固定板与每根离心制膜管的另一端连接，第一固定板和第二固定板均与驱动机构的动力输出轴连接。
在上述实现过程中，每根离心制膜管的两端分别通过第一固定板和第二固定板与动力机构的动力输出轴连接，驱动机构驱动离心制膜管转动时，离心制膜管受力更加平衡，转动更加稳定。
在一种可能的实施方案中，离心制膜管设置有至少两根，离心制膜管沿驱动机构的动力输出轴的周向均匀间隔设置。
在上述实现过程中，当离心制膜管设置有至少两根时，将离心制膜管沿驱动机构的动力输出轴的周向均匀间隔设置，在驱动机构驱动离心制膜管绕驱动机构的动力输出轴转动时会更加稳定。
在一种可能的实施方案中，离心制膜管包括管主体和连接件，管主体具有开口，连接件设置于开口，且连接件的一端与管主体可转动连接，连接件的另一端用于与管主体可拆卸连接，以使得连接件能够打开和封闭开口。
在上述实现过程中，当连接件打开开口时，可以方便将基底膜放进离心制膜管的容纳空腔内或者从离心制膜管的容纳空腔拿出来。当连接件封闭开口时，可以方便进行制膜。
在一种可能的实施方案中，薄膜制备装置还包括滤液收集槽，滤液收集槽用于收集从出液孔流出的分散液的液体。
在上述实现过程中，在离心制膜的过程中，分散液中的液体从出液孔流出，通过滤液收集槽可以将该液体收集起来。
在一种可能的实施方案中，滤液收集槽为密封结构，至少一根离心制膜管设置于滤液收集槽内部，薄膜制备装置还包括抽真空机构，抽真空机构的进气口与滤液收集槽连通。
在上述实现过程中，由于滤液收集槽为密封结构，通过抽真空机构能够将滤液收集槽内抽真空形成负压，则更有利于分散液的液体从出液孔流出并进入滤液收集槽。
在一种可能的实施方案中，薄膜制备装置还包括支架，支架包括相对设置的第一支撑架和第二支撑架，滤液收集槽的相对两端分别与第一支撑架和第二支撑架连接，驱动机构的动力输出轴活动穿设于滤液收集槽的槽壁。
在上述实现过程中，通过支架能够对滤液收集槽形成支撑作用，有利于驱动机构的动力输出轴驱动离心制膜管转动。
在一种可能的实施方案中，出液孔开设于离心制膜管在轴向上的端部，出液孔的孔径为1～2mm。
在上述实现过程中，分散液的液体在离心力的作用下被离心出来，能够从流通通道流向离心制膜管的端部的出液孔，该出液孔的孔径设置为1～2mm，有利于分散液的液体从出液孔流出。
在一种可能的实施方案中，支撑件为滤网，滤网的滤孔与出液孔连通，滤孔的孔径为10～100目。
在上述实现过程中，通过滤网将基底膜与离心制膜管的内壁隔离开来，分散液的液体在离心力的作用下被离心出来，滤孔的孔径设置为10～100目，方便分散液的液体流经滤网的滤孔并从出液孔流出。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的薄膜制备装置的结构示意图；
图2为本申请实施例离心制膜管与固定件的结构示意图；
图3为图2另一视角的结构示意图。
图标：10-薄膜制备装置；11-离心制膜管；111-容纳空腔；112-出液孔；113-管主体；114-连接件；115-开口；12-驱动机构；13-固定件；14-滤液收集槽；142-密封门；15-支架；151-第一支撑架；152-第二支撑架。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中部”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请实施例提供一种薄膜制备装置10，其能够大面积制备薄膜。以下将结合附图对薄膜制备装置10进行介绍。
请参照图1，图1示出了本实施例的一种薄膜制备装置10，薄膜制备装置10包括至少一根离心制膜管11以及驱动机构12。也即是说，薄膜制备装置10可以设置一根离心制膜管11、两根离心制膜管11或更多根离心制膜管11，请参照图2和图3，图2和图3示出了设置三根离心制膜管11的结构示意图。
离心制膜管11内部具有用于容纳分散液的容纳空腔111，容纳空腔111内设置有支撑件和基底膜，支撑件用于安装于离心制膜管11的内壁，支撑件与离心制膜管11的内壁能够形成流体通道，基底膜能够固定于支撑件并与离心制膜管11的内壁具有间隙；离心制膜管11的管壁具有出液孔112(参照图3)，流体通道与出液孔112连通，分散液中的液体能够从基底膜、流体通道和出液孔112通过。
示例性地，基底膜可以是以有机高分子聚合物为材料制成的高分子分离膜，高分子分离膜能够透过分散液中的液体将分散液中的固体物质截留下来，且高分子分离膜为柔性膜。示例性地，高分子分离膜可采用聚偏氟乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯制成。可以理解的是，基底膜也可以是由无机材料制成的具有孔隙的滤膜，无机材料例如为陶瓷、氧化铝和氧化锆等。本申请实施例对基底膜的材料不做具体限制，只要使得分散液中的液体能够通过该基底膜且固体物质能够截留在基底膜即可。
另外，示例性地，支撑件可以是滤网，也可以是多根支撑条。当选择滤网作为支撑件时，滤网可以直接贴附在离心制膜管11的内壁，也可以将滤网通过粘贴的方式固定于离心制膜管11的内壁。滤网的滤孔形成流体通道，滤孔与出液孔112连通，则分散液中的液体能够从滤网的滤孔流向出液孔112。示例性地，滤孔的孔径为10～100目、200～600目、300～500目，滤孔的孔径例如为10目、100目、200目、250目、300目、400目、500目、600目或800目。可选地，滤网为钢丝网或者尼龙网。示例性地，当选择多根支撑条作为支撑件时，可以将多根支撑条沿离心制膜管11的内壁的周向间隔设置。基底膜则可以直接贴附在支撑件，当容纳空腔111内具有分散液时，基底膜则能够比较牢固地贴附于支撑件表面。
在一种可能的实施方案中，可以采用由砂芯制成的离心制膜管11。由砂芯制成的离心制膜管11的管壁本身是具有孔隙的，这些孔隙即可充当出液孔112。在另一种可能的实施方式中，离心制膜管11也可以是有不锈钢或金属等材料制成，在该种设置情况下，则需要将离心制膜管11的管壁开设出液孔112。示例性地，可以在离心制膜管11的轴向上的端部开设出液孔112，也可以在离心制膜管11中部开设出液孔112，只要出液孔112能够与流体通道连通即可。
在一种可能的实施方案中，离心制膜管11的轴向上的端部开设出液孔112，出液孔112的孔径为1～2mm。该出液孔112的孔径设置为1～2mm，有利于分散液的液体从出液孔112流出，在该出液孔112的孔径范围内，将出液孔112开设于离心制膜管11的轴向上的端部，不容易影响基底膜。
请参照图2和图3，为了方便将基底膜放进离心制膜管11的容纳空腔111内或者从离心制膜管11的容纳空腔111拿出来，示例性地，离心制膜管11包括管主体113和连接件114，管主体113具有开口115，连接件114设置于开口115，且连接件114的一端与管主体113可转动连接，连接件114的另一端用于与管主体113可拆卸连接，以使得连接件114能够打开和封闭开口115。示例性地，连接件114的另一端设置卡扣，管主体113设置有卡槽，连接件114的另一端能够与管主体113卡接。示例性地，管主体113对应开口115的边缘设置有凹部，连接件114的另一端的边缘能够抵持于凹部，通过螺栓等方式将连接件114与管主体113的凹部可拆卸连接。
当连接件114打开开口115时，可以将基底膜放进离心制膜管11的容纳空腔111内或者从离心制膜管11的容纳空腔111拿出来。在容纳空腔111内设置有支撑件和基底膜的情况下，在容纳空腔111内装入分散液，利用连接件114封闭开口115时，可以运行驱动机构12进行制膜。示例性地，连接件114的一端通过枢轴或者可翻折的塑料片与管主体113可转动连接，连接件114的边缘以及管主体113在开口115的边缘均具有密封条，则在连接件114封闭开口115时，能够更好地将开口115密封。
可以理解的是，也可以将离心制膜管11的端板设置为可拆卸的方式，用于将基底膜能够从离心制膜管11内部取出。示例性地，离心制膜管11包括主管段和端板，主管段和端板螺纹连接；或者主管段设置卡槽，端板设置时卡扣，卡扣能够与卡槽卡接，主管段与端板相互靠近的一侧均设置密封圈，卡扣与卡槽卡接能够密封离心制膜管11。
下面对驱动机构12进行介绍，驱动机构12的动力输出轴与至少一根离心制膜管11传动连接，以驱动至少一根离心制膜管11绕驱动机构12的动力输出轴转动，每根离心制膜管11的轴心线与驱动机构12的动力输出轴的轴心线平行，即是说，每根离心制膜管11的轴心线与驱动机构12的动力输出轴的轴心线均具有间隙，在驱动机构12驱动所有的离心制膜管11绕驱动机构12的动力输出轴转动时，能够为离心制膜管11提供足够的离心力。
示例性地，当离心制膜管11设置有至少两根，离心制膜管11沿驱动机构12的动力输出轴的周向均匀间隔设置。将离心制膜管11沿驱动机构12的动力输出轴的周向均匀间隔设置，在驱动机构12驱动离心制膜管11绕驱动机构12的动力输出轴转动时会更加稳定。
在使用薄膜制备装置10时，驱动机构12驱动每根离心制膜管11绕驱动机构12的动力输出轴转动，在离心制膜管11转动的过程中，离心制膜管11内的分散液会随离心制膜管11的转动而在容纳空腔111内运动，并受到离心作用具有靠近离心制膜管11的内壁的运动趋势。由于支撑件与离心制膜管11的内壁能够形成流体通道，且基底膜能够固定于支撑件并与离心制膜管11的内壁具有间隙，离心制膜管11的管壁具有出液孔112，则分散液在离心力的作用下，分散液中的液体被离心出去穿过基底膜、流体通道从出液孔112流出，而分散液中的固体颗粒则被基底膜截留下来在基底膜表面成膜，可以将基底膜取出后干燥即可得到薄膜。利用该薄膜制备装置10，在离心作用下可大面积制膜。需要说明的是，分散液可以是石墨烯基分散液，也可以是其他物质的分散液，可根据需要制备的薄膜来选择分散液。当使用石墨烯基分散液时，则可以大面积制备石墨烯薄膜。
请继续参照图2和图3，在一种可能的实施方案中，驱动机构12的动力输出轴通过固定件13与至少一根离心制膜管11传动连接，每根离心制膜管11的端部与固定件13连接。通过固定件13能够将驱动机构12的动力输出轴与至少一根离心制膜管11实现传动连接，更加方便连接。可以理解的是，也可以将每根离心制膜管11的端部直接与动力机构的动力输出轴连接。示例性地，驱动机构12可以是驱动电机，驱动机构12也可以包括驱动电机和减速机，其中，驱动电机的动力输出轴与减速机的动力传递端传动连接，减速机的动力输出端作为动力机构的动力输出轴。
当通过固定件13实现驱动机构12的动力输出轴与离心制膜管11传动连接时，示例性地，固定件13包括第一固定板和第二固定板，第一固定板与每根离心制膜管11的一端连接，第二固定板与每根离心制膜管11的另一端连接，第一固定板和第二固定板均与驱动机构12的动力输出轴连接。每根离心制膜管11的两端分别通过第一固定板和第二固定板与动力机构的动力输出轴连接，驱动机构12驱动离心制膜管11转动时，离心制膜管11受力更加平衡，转动更加稳定。
进一步地，请参照图1，在一种可能的实施方案中，薄膜制备装置10还包括滤液收集槽14，滤液收集槽14用于收集从出液孔112流出的分散液的液体。其中，滤液收集槽14可以设置为敞口式，也可以设置为封闭式。当滤液收集槽14设置为敞口式时，滤液收集槽14设置在所有的离心制膜管11的下方，用于收集从出液孔112流出的分散液的液体。当滤液收集槽14设置为封闭式时，所有的离心制膜管11均设置于滤液收集槽14内部，滤液收集槽14开设槽口，槽口处对应设置密封门142，密封门142的一端与滤液收集槽14的槽壁可转动连接，密封门142的另一端用于与滤液收集槽14的槽壁可拆卸连接，以使得密封门142能够打开和封闭槽口。示例性地，密封门142的一端通过枢轴或者具有折痕的塑料片与滤液收集槽14的槽壁可转动连接。示例性地，密封门142的另一端设置卡扣，滤液收集槽14的槽壁设置有卡槽，密封门142的另一端能够与滤液收集槽14的槽壁卡接。
示例性地，当滤液收集槽14设置为封闭式时，滤液收集槽14设置为密封结构，薄膜制备装置10还包括抽真空机构(图中未示出)，抽真空机构的进气口与滤液收集槽14连通。由于滤液收集槽14为密封结构，通过抽真空机构能够将滤液收集槽14内抽真空形成负压，则更有利于分散液的液体从出液孔112流出进入滤液收集槽14。示例性地，滤液收集槽14的槽口边缘设置密封条，密封门142的边缘也设置密封条，当密封门142封闭滤液收集槽14的槽口时，能够形成密封结构。
示例性地，抽真空机构为真空泵，驱动机构12能够提供小于10000rpm的转动速度，根据驱动机构12提供的不同转动速度，可以适应性地调节真空泵提供的负压，示例性地，真空泵能够提供不大于0.1MPa的负压。示例性地，驱动机构12的转速为3000-15000rpm。当驱动电机转动速度较快时，所能够提供的离心力较大，因而可以将真空泵提供的负压适当降低；当驱动电机转动速度较慢时，所能够提供的离心力较小，因而可以将真空泵提供的负压适当升高。
示例性地，为了方便对滤液收集槽14进行支撑，薄膜制备装置10还包括支架15。支架15包括相对设置的第一支撑架151和第二支撑架152，滤液收集槽14的相对两端分别与第一支撑架151和第二支撑架152连接，驱动机构12的动力输出轴活动穿设于滤液收集槽14的槽壁。通过支架15能够对滤液收集槽14形成支撑作用。示例性地，也可以将驱动机构12与支架15连接，利用支架15对驱动机构12整体形成支撑作用。
下面对本申请实施例的一种薄膜制备装置10的原理进行介绍：
驱动机构12驱动每根离心制膜管11绕驱动机构12的动力输出轴转动，在离心制膜管11转动的过程中，离心制膜管11内的分散液会随离心制膜管11的转动而在容纳空腔111内运动，并受到离心作用具有靠近离心制膜管11的内壁的运动趋势。由于支撑件与离心制膜管11的内壁能够形成流体通道，且基底膜能够固定于支撑件并与离心制膜管11的内壁具有间隙，离心制膜管11的管壁具有出液孔112，则分散液在离心力的作用下，分散液中的液体被离心出去穿过基底膜、流体通道从出液孔112流出，被滤液收集槽14收集起来，而分散液中的固体颗粒则被基底膜截留下来在基底膜表面成膜，可以将基底膜取出后干燥即可得到薄膜。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
