制备溶胶-凝胶涂层材料的装置 【技术领域】
本发明属于制备溶胶-凝胶涂层材料的装置，具体地讲涉及一种在不规则或具有特定形状的材料或器件上制备溶胶-凝胶涂层材料的装置。背景技术
作为制备无机氧化物材料的一种重要方法，溶胶-凝胶法近年来受到国内外专家学者的广泛关注。与传统的制备玻璃和陶瓷的熔融法相比，溶胶-凝胶法具有显著的优点。溶胶-凝胶工艺的制备温度较低，所以该法也叫低温合成技术。溶胶-凝胶法是基于溶液中的化学反应来实现的。因此，制品具有高度的化学均匀性，在制备多组分材料的时候可以避免由于组分分布不均而引起的分相现象。此外，溶胶-凝胶法特别适合制备薄膜或涂层材料。事实上，近年来，该方法已被广泛应用于在金属，有机材料和无机材料的表面制备各种功能涂层材料。在绝大多数情况下，这些金属，有机材料和无机材料都具有平面形状。因此，镀膜都是通过浸渍提拉法来实现的。然而，随着科学技术的进步和社会的发展，这些功能薄膜或涂层材料也越来越迫切地需要制备在具有不规则或具有特定形状的材料或器件上以实现某些特殊功能。以石英毛细管为例，通过在石英毛细管内壁上制备化学组成不同的涂层材料就可以制成能够传输不同波长光的毛细管光波导。这些毛细管光波导在医学诊断和激光手术方面具有十分重要的应用前景。此外，这些毛细管光波导在材料加工，如焊接和切割金属，以及水利工程中测量大坝混凝土材料内部的应力应变地变化等方面也具有十分重要的应用价值。
但是，如果采用浸渍提拉法在象毛细管这样具有特定形状的材料或器件上制备溶胶-凝胶涂层材料，将会遇到很多问题。仍然以毛细管为例。因为毛细管较长，采用提拉法势必需要很大的垂直空间，这对室内空间的利用是不利的。而更为重要的是，由于毛细管较长，在垂直提拉的过程中不仅容易出现断裂而且还不可避免地要产生很大的振动，从而很难制备出厚度均匀，表面光滑的薄膜或涂层材料。发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能在毛细管上制备溶胶-凝胶涂层材料的装置，它结构简单、操作简便、制备的涂层更均匀、在反复涂覆制备较厚涂层时的操作程序更加简便。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：制备溶胶-凝胶涂层材料的装置，其特征是它主要由连通器、牵引机构组成，连通器由溶胶容器7与牵引机构的滑轨6、牵引绳8相连接。
所述的连通器由柔性塑料管1、固定板2、空芯管3、盖板4、溶胶容器7组成，柔性塑料管1的一端与空芯管3的底端相连通，另一端与溶胶容器7的底端相连通；固定板2位于空芯管3内下端部，盖板4位于空芯管3上端开口处，固定板2、盖板4中央各开有毛细管孔，其两孔对应同心。
所述的牵引机构由滑轨6、牵引绳8、变向轮9、马达10组成，牵引绳8一端与马达10相连接，另一端穿过变向轮9与溶胶容器7相连接，溶胶容器7位于滑轨6内并由溶胶容器7上的滑轮与滑轨6相接触。
所述的溶胶容器7的直径是空芯管3的2.5倍。
所述的固定板2、盖板4中央毛细管孔内插有毛细管5。
本发明采用上述结构，由于在本发明中溶胶和不规则或具有特定形状的材料或器件(如毛细管)均在同一空间(空芯管内)，因此至少可以节省一半的垂直空间；由于在本发明中毛细管和空芯管均处于固定状态，镀膜过程中的振动几乎可以完全消除，实现准静态镀膜，因此不仅可以避免提拉法中毛细管容易被拉断的弊端，还可以制备出厚度均匀的溶胶涂层。采用细长的空芯管3作溶胶池，可以大大减少溶胶的用量。
本发明解决了传统的溶胶-凝胶涂层制备技术中振动大，涂层厚度不均匀，所需垂直空间大，难以在管、凹状物、凸状物、孔状物、棒状物等异型构件上制备溶胶的问题。本发明设备简单，操作简便，特别适合采用溶胶-凝胶法在管、凹状物、凸状物、孔状物、棒状物等异型构件上制备功能涂层材料，如光纤传感器，光波导器件，防腐保护涂层，光学功能薄膜等等。此外，本发明亦可运用于在平面状物如板，片，盘等表面上制备溶胶-凝胶涂层材料，与传统的溶胶-凝胶涂层制备技术相比，本发明制备的涂层更均匀，在反复涂覆制备较厚涂层时的操作程序更加简便。附图说明
图1是本发明结构示意图
图2是是本发明盖板结构示意图
图3是是本发明固定板结构不意图
其中1-柔性塑料管、2-固定板、3-空芯管、4-盖板、5-毛细管、6-滑轨、7-溶胶容器、8-牵引绳、9-变向轮、10-马达。具体实施方式
如图1所示，制备溶胶-凝胶涂层材料的装置，它主要由连通器、牵引机构组成，连通器由溶胶容器7与牵引机构的滑轨6、牵引绳8相连接。
如图2、图3所示，所述的连通器由柔性塑料管1、固定板2、空芯管3、盖板4、溶胶容器7组成，柔性塑料管1的一端与空芯管3的底端相连通，另一端与溶胶容器7的底端相连通；固定板2位于空芯管3内下端部，盖板4位于空芯管3上端开口处，固定板2、盖板4中央各开有毛细管孔，其两孔对应同心。
所述的牵引机构由滑轨6、牵引绳8、变向轮9、马达10组成，牵引绳8一端与马达1O相连接，另一端穿过变向轮9与溶胶容器7相连接，溶胶容器7位于滑轨6内并由溶胶容器7上的滑轮与滑轨6相接触。
所述的溶胶容器7的直径是空芯管3的2.5倍。
所述的固定板2、盖板4中央毛细管孔内插有毛细管5。溶胶涂层的制备：
如图1所示。空芯管3与溶胶容器7通过柔性塑料管连接在一起形成连通器。空芯管3是固定的，溶胶容器7可以通过马达10的牵引沿着滑轨6垂直升降。将制备好的溶胶倒入溶胶容器7。反时针方向转动马达10收卷牵引绳8，溶胶容器上升。相应地，空芯管3内的溶胶液面也上升。当该液面上升到空芯管的顶端，停止马达。将毛细管迅速插入空芯管3内。随着毛细管的插入，毛细管中很快也充满溶胶。使整个装置保持静止状态，30秒钟后以设定的转速顺时针方向转动马达，释放牵引绳，溶胶容器下降，随着空芯管3中的溶胶液面下降，毛细管中的溶胶液面也以一定的速度下降。通过调节马达的转速，可以将毛细管中液面下降速度控制在1.4～15cm/min的范围内。当毛细管中的液面下降到空芯管的底端，停止马达。使整个装置保持静止，5分钟后取出毛细管。
在毛细管内制备溶胶-凝胶涂层材料的工艺，由如下步骤实现：
1)、毛细管的预处理：对毛细管的内表面进行清洗，首先采用酸性洗液、碱性洗液来清洗毛细管，最后通入无水乙醇。
2)、溶胶涂层的制备：将毛细管插入空芯管3内，毛细管中充满溶胶，然后使毛细管中的液面下降到空芯管的底端，取出毛细管。
3)、凝胶涂层的制备：将微量空气缓慢地通入毛细管。
经过上述工艺过程处理后的毛细管可以在400℃处理15分钟然后进行重复镀膜，直到达到一定的设计的厚度。
4)、凝胶涂层的热处理：对毛细管通以氧气，并从室温加热到800℃。
本发明特别适合在毛细管上制备溶胶-凝胶涂层材料，同样也适合在不规则或具有特定形状的材料或器件上制备溶胶-凝胶涂层材料，亦可运用于在平面状物如板，片，盘等表面上制备溶胶-凝胶涂层材料。