申請號：201610423971.6
　　申請人：江蘇大學
　　發明人：任旭東 劉蓉 李琳 任云鵬 王冕 胡征征 崔承云 戴峰澤 佟艷群

　　摘要：本發明涉及一種提高納米金剛石合成效率的方法與裝置，包括激光發生系統、工件系統和輔助系統。高功率脈沖激光裝置發出的激光經擴束鏡擴大光斑直徑，并經過分光鏡反射和分光后產生兩條激光束，第一激光束經過聚焦透鏡通過入光口輻照循環流動的石墨水柱；第二激光束則從另外一個入光口進入輻照石墨水柱，溶液中的石墨顆粒吸收激光能量后迅速形成高溫高壓等離子體，在極短非平衡過程中生成納米級金剛石。本發明克服了在合成納米金剛石的過程中激光作用面積小，合成效率低等問題，實現了在常溫常壓下連續合成，并獲得分散性良好，尺寸分布均勻的納米金剛石顆粒。 　　主權利要求：1.一種提高納米金剛石合成效率的方法，包括如下步驟：A：用石墨微晶顆粒和去離子水配制石墨混合溶液，并將石墨混合溶液振動分散制成石墨懸浮液；B：將石墨懸浮液置于密閉反應容器中，密閉反應容器外部設置有循環電泵，循環電泵入水管與密閉反應容器底部相連，循環電泵出水管接入到密閉反應容器中，使得石墨懸浮液在循環電泵的作用下實現循環流動；同時采用攪拌裝置保持石墨懸浮液在密閉反應容器中時刻處于恒溫勻速旋轉狀態；C：采用第一激光束和第二激光束對反應容器中循環電泵出水管里的石墨懸浮液水柱同時進行激光輻照；然后對激光輻照后的石墨懸浮液進行干燥、酸煮提純和水洗處理，最終得到高質量納米金剛石顆粒。
　　2.根據權利要求1所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，步驟A中， 石墨微晶顆粒為鱗片石墨微晶顆粒，含碳量99.99%，粒度為1~10μm；石墨微晶顆粒和去離子 水的濃度比為0.02g/ml~0.03g/ml的比例配制石墨混合溶液，并采用乙醇作為石墨分散液， 在超聲波振動儀中振動20~40min。
　　3.根據權利要求1所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，步驟B中， 攪拌裝置由磁力震動儀和轉子構成，密閉反應容器整體放置在磁力震動儀上，轉子放置在 密閉反應容器的石墨懸浮液中。
　　4.根據權利要求3所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，所述磁力 震動儀是恒溫加熱攪拌儀，通過轉子的恒溫攪拌，所述磁力震動儀用來感應溫度是否發生 變化；所述轉子由聚氟乙烯和磁鋼精制成。
　　5.根據權利要求3所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，石墨懸浮 液在密閉反應容器中的旋轉速度為6~10r/s，轉速平穩；石墨懸浮液在循環電泵作用下的循 環流動速度為0.3~0.6ml/s。
　　6.根據權利要求1所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，步驟C中， 第一激光束和第二激光束是由同一個脈沖激光裝置發出，脈沖激光裝置發出的激光提前通 過擴束鏡進行擴束后再進行分束。
　　7.根據權利要求1或6所述的一種提高納米金剛石合成效率的方法，其特征在于，第一 激光束和第二激光束高于密閉反應容器中的石墨懸浮液液面2~5mm。
　　8.一種提高納米金剛石合成效率的裝置，其特征在于，包括脈沖激光裝置(6)、分光鏡 (9)、第一全反鏡(11)、第二全反鏡(19)、第三全反鏡(22)和反應室(15)，所述反應室(15)的 側壁兩側分別開有第一入光口(17)和第二入光口(21)，所述脈沖激光裝置（6）發出的激光 （7）被分光鏡（9）分成第一激光束（10）和第二激光束（20），第一激光束（10）通過第一全反鏡 （11）反射到第一入光口（17）的中心；第二激光束（20）通過第二全反鏡（19）和第三全反鏡 （22）反射到第二入光口（21）的中心；所述反應室（15）放置在磁力震動儀（1）上，反應室（15） 內安裝有轉子（24），反應室（15）外部設置有電泵（2），電泵（2）的入水管與反應室（15）底部 相連，電泵（2）的出水管接入到反應室（15）中。
　　9.根據權利要求8所述的一種提高納米金剛石合成效率的裝置，其特征在于，所述脈沖 激光裝置（6）和所述分光鏡（9）之間設置有擴束鏡（8），實現對激光的擴束，使聚焦后形成較 大的光帶，提高了激光與物質作用面積。
　　10.根據權利要求8或9所述的一種提高納米金剛石合成效率的裝置，其特征在于，所述 第一全反鏡（11）和所述第一入光口（17）之間設有激光加工頭（12），所述激光加工頭（12）上 依次設置聚焦透鏡（13）和保護鏡（14），實現對加工過程中飛濺液滴污染或損壞聚焦透鏡 （13）。
　　11.根據權利要求8或9所述的一種提高納米金剛石合成效率的裝置，其特征在于，所述 電泵（2）的出水管上設置了儲液箱（3）和流量計（4），電泵（2）、脈沖激光裝置（6）、磁力震動 儀（1）和流量計（4）均與計算機（5）連接，實現對石墨懸浮液的勻速循環流動，使原本二維石 墨靶材變成了流動的三維靶材，大大提高了受激光作用面積，原料利用效率提高了20%~ 30%。