一种聚四氟乙烯衬底支架的制作方法

1.本实用新型主要涉及化工材料试验器械的技术领域，具体为一种聚四氟乙烯衬底支架。


背景技术：

2.水热反应或者溶剂热反应是一种制备无机材料，尤其是无机微纳米材料的重要的方法。该方法通过在反应釜内衬中盛装一定体积的水或者非水溶媒作为溶液(因而分别被称为水热法或溶剂热法)，然后在一定温度下，密闭的内衬中能形成高温高压环境，使某些在大气压下不能溶解的反应物质溶解，或者使某些不能进行(或反应速率很慢) 的化学反应得以进行。因此，该方法大大拓展了材料的合成方式，并且能够制备出一些不常见的中间态、介稳态及其他特殊物相的材料。由于水热反应与溶剂热反应的主要区别在于使用的溶剂不同，因此本专利后续行文中针对水热反应的所有描述，同样适用于溶剂热反应。例如，水热反应制备薄膜材料是借助水热反应的特定环境(高温高压的密闭空间)，在放置于反应釜内衬中的薄膜衬底上生长出具有一定厚度的薄膜，该制备方法需要提供水热反应釜外壳、反应釜内衬以及对薄膜衬底起固定作用的支架等装置。
3.市场上销售的水热反应釜一般仅提供外壳和内衬，外壳通常由金属材料制成(如304钢)，内衬一般由耐酸、碱和耐高温的聚四氟乙烯材料制成。采用水热法制备薄膜材料时还需要薄膜衬底，在水热条件下，薄膜材料在衬底上进行生长。衬底的制备方法比较专业，且已高度商业化，一般通过购买获得。在选择衬底的时候，需要考虑衬底与薄膜材料的晶格匹配程度，一般来说，匹配度越高，成功制备薄膜材料的可能性越大。此外，水热法制备薄膜材料，还需要固定薄膜衬底的支架。目前，市场上已有一些为水热法制备薄膜材料而提供的支架，也有个别专利涉及到水热反应用衬底支架的设计，但它们主要存在如下两方面的问题：(1)支架的设计复杂、体积较大，多用于工业化生产中。例如在发明专利《一种多角度低温水热反应衬底支架》 (授权公告号：cn107029813b)当中所描述的情况；(2)衬底固定的位置不太精确，可能导致实验重复性不好。例如在实用新型专利《一种水热釜内的多功能支架》(授权公告号：cn208066318u)中所描述的情况，该方法仅利用支架顶部的横向支架确定悬挂材料的位置，利用中部横向支架固定悬挂材料，这样，在多次重复实验中，衬底固定的位置难以做到一致。其实，上述两个专利均存在支架占用体积较大、结构复杂，在追求功能多样化的同时，导致制本较高、实验稳定性不好等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型主要提供了一种用于溶剂热反应制备薄膜材料的支架，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
5.本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：
6.一种聚四氟乙烯衬底支架，用于水热反应或溶剂热反应制备薄膜材料的过程中，其特征在于，包括柱体，以及设于所述柱体一端面上的安装支架和四个限位支撑脚，四个所
述限位支撑脚分别位于所述安装支架的四个顶角处；
7.所述安装支架的端面上设有开槽，所述开槽横向贯穿所述安装支架，所述开槽的两侧侧壁上至少对应设有一组安插槽，每一组所述安插槽用于安装单晶硅衬底。
8.优选的，所述柱体的顶部设有两个方形液体流通开孔，两个方形液体流通开孔均贯穿所述柱体，且分别位于所述安装支架长度方向的两端。在本优选实施例中，通过方形液体流通开孔，可实现便于溶液在内衬中的顺利流通的作用。
9.优选的，所述柱体的顶部对称设有四个圆形液体流通开孔，四个圆形液体流通开孔均贯穿所述柱体，其中两个圆形液体流通开孔位于所述安装支架宽度方向的一侧，另外两个圆形液体流通开孔位于所述安装支架宽度方向的另一侧。在本优选实施例中，通过圆形液体流通开孔，可实现便于溶液在内衬中的顺利流通，以及使溶液均匀的流通到衬底的表面的作用。
10.优选的，所述安装支架的长度小于待加工的反应釜内衬的内径，所述安插槽的厚度与待安装单晶硅衬底的厚度适度紧配。在本优选实施例中，通过安装支架的长度小于待加工的反应釜内衬的内径，以及安插槽的厚度与待安装衬底的厚度适度紧配，可实现使衬底始终处于反应釜内衬中的某一准确位置，以提高水热反应的可靠性的作用。
11.优选的，所述柱体的直径小于反应釜内衬的内径。在本优选实施例中，通过柱体的直径小于反应釜内衬的内径，可实现装置在反应釜的内衬中稳定放置的作用。
12.优选的，多组所述安插槽等间距设置。在本优选实施例中，通过安插槽等间距设置，可实现各个安插槽内侧放置的衬底与溶液接触面积较为一致的作用。
13.优选的，该聚四氟乙烯衬底支架为长方体结构，该长方体结构一端面上设有开槽，所述开槽横向贯穿该长方体结构，所述开槽的两侧侧壁上至少对应设有一组安插槽，每一组所述安插槽用于安装单晶硅衬底。在本优选实施例中，通过开槽和安插槽，可实现装置有较好的结构强度和支撑性的作用。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
15.本实用新型通过安装支架、柱体、限位支撑脚、开槽和安插槽，实现了较为简化的设计，提高了支架结构的可靠性和实验稳定性，可以将薄膜衬底严格固定在反应釜内衬中的某一位置，从而减少实验误差，提高了装置的安全性与实用性。
16.以下将结合附图与具体的实施例对本实用新型进行详细的解释说明。
附图说明
17.图1为本实用新型的整体结构的轴测图；
18.图2为本实用新型的整体结构的另一视角的轴测图；
19.图3为本实用新型的整体结构的示意图；
20.图4为本实用新型的整体结构的另一视角的示意图；
21.图5为本实用新型的整体结构的顶部示意图；
22.图6为本实用新型的整体结构的底部示意图；
23.图7为本实用新型的实施例2的整体结构的示意图；
24.图8为本实用新型的实施例3的整体结构的示意图。
25.图中：1、安装支架；10、开槽；11、安插槽；2、柱体；21、方形液体流通开孔；22、圆形
液体流通开孔；3、限位支撑脚。
具体实施方式
26.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更加全面的描述，附图中给出了本实用新型的若干实施例，但是本实用新型可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本实用新型公开的内容更加透彻全面。
27.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.实施例，请参照附图1-6所示，一种聚四氟乙烯衬底支架，用于水热反应或溶剂热反应制备薄膜材料的过程中，其特征在于，包括柱体2，以及设于所述柱体2一端面上的安装支架1和四个限位支撑脚 3，四个所述限位支撑脚3分别位于所述安装支架1的四个顶角处，所述安装支架1的端面上设有开槽10，所述开槽10横向贯穿所述安装支架1，所述开槽10的两侧侧壁上至少对应设有一组安插槽11，每一组所述安插槽11用于安装单晶硅衬底，所述柱体2的顶部设有两个方形液体流通开孔21，两个方形液体流通开孔21均贯穿所述柱体2，且分别位于所述安装支架1长度方向的两端，通过方形液体流通开孔，可实现便于溶液在内衬中的顺利流通的作用，所述柱体2的顶部对称设有四个圆形液体流通开孔22，四个圆形液体流通开孔22 均贯穿所述柱体2，其中两个圆形液体流通开孔22位于所述安装支架1宽度方向的一侧，另外两个圆形液体流通开孔22位于所述安装支架1宽度方向的另一侧，通过圆形液体流通开孔，可实现便于溶液在内衬中的顺利流通，以及使溶液均匀的流通到衬底的表面的作用，所述安装支架1的长度小于待加工的反应釜内衬的内径，所述安插槽 11的厚度与待安装单晶硅衬底的厚度适度紧配，通过安装支架的长度小于待加工的反应釜内衬的内径，以及安插槽的厚度与待安装衬底的厚度适度紧配，可实现使衬底始终处于反应釜内衬中的某一准确位置，以提高水热反应的可靠性的作用，所述柱体2的直径小于反应釜内衬的内径，通过柱体的直径小于反应釜内衬的内径，可实现装置在反应釜的内衬中稳定放置的作用，多组所述安插槽11等间距设置，通过安插槽等间距设置，可实现各个安插槽内侧放置的衬底与溶液接触面积较为一致的作用，该聚四氟乙烯衬底支架为长方体结构，该长方体结构一端面上设有开槽10，所述开槽10横向贯穿该长方体结构，所述开槽10的两侧侧壁上至少对应设有一组安插槽11，每一组所述安插槽11用于安装单晶硅衬底，通过开槽10和安插槽11，可实现装置有较好的结构强度和支撑性的作用。
30.实施例，请参照附图1-6所示，该专利包括有三个设计实施例，设计实例1的柱体2直径小于反应釜内衬的内径，目的是避免安装支架1在反应过程中因溶液的沸腾或激烈对流而导致安装支架1翻转，从而导致衬底位置的改变或者衬底从安插槽11上脱落，安装支架
1 上圆形及方形开孔是为了便于溶液在内衬中的顺利流通，在安装支架 1侧面设计一个安插槽11，薄膜衬底可以安插在该槽型结构中，控制安插槽11的尺寸公差，使得衬底既能够稳固地镶嵌在槽中，也能在实验结束后被方便地取下。
31.实施例，请参照附图7所示，设计实例2在安装支架1上设计了多个衬底安插槽11(本实例中为4个)，从而可将多个衬底安装在距离反应釜内衬底部不同高度的槽中，便于考察薄膜在不同液层深度的生长情况。
32.实施例，请参照附图8所示，设计实例3的安装支架1的结构更为简洁，安装支架1长度小于反应釜内衬的内径，衬底厚度与安插槽 11适度紧配，从而避免安装支架1在反应过程中因溶液沸腾或激烈对流而导致安装支架1翻转，避免薄膜衬底位置的改变或衬底从安插槽11上脱落。
33.本实用新型的具体操作方式如下：
34.首先，将装置通过限位支撑脚3放置在反应釜内衬的内底壁，当进行水热反应或溶剂热反应的加工时，反应釜内衬开始加热，使生产原料在大气压下不能溶解的反应物质溶解，接着溶液通过方形液体流通开孔21和圆形液体流通开孔22在内衬中进行顺利流通，同时柱体 1直径小于反应釜内衬的内径，避免了安装支架1在反应过程中因溶液的沸腾或激烈对流发生翻转，然后薄膜材料在等距安装的衬底上进行生长，同时由于安插槽11的尺寸公差较小，使得衬底既能够稳固地镶嵌在安装槽11中，也能在实验结束后被方便地取下。
35.上述结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本实用新型的保护范围之内。