一种基于石墨烯与麦饭石粉混合材料的负离子发生方法

摘要

本发明公开了一种负离子产生方法，包括步骤：制备产生高浓度小径粒负离子的石墨粉和麦饭石粉混合材料所构成的负离子转化模块，所述负离子转化模块具有两端电极和导电碳纤维束发射口；通过高压生成电路将交流220V电压转化为15千伏交流电压，然后通耐压值高的陶瓷电子材料整流滤波后得到纯净的直流负高压；将得到的直流负高压连接到所述负离子转化模块上，所述负离子转化模块通过链接在电子释放端的碳纤维束，利用所述直流负高压产生高电晕，高速地放出大量的小径粒电子(e‑)，所述小径粒电子(e‑)被空气中的氧分子(O2)捕捉，从而生成空气负离子。本发明能够生成小粒径、高活性、生态级空气负离子的负离子。

说明书

技术领域

本发明涉及负离子领域，具体涉及一种基于石墨烯与负离子混合材料的负离子发生方法。

背景技术

负离子医学是一门集电子学、物理化学、材料学、高分子学、生命科学及临床医学等多门学科为一体的边缘科学，其核心是通过负离子进入人体，有效修复病变的细胞，调节各项身体机能，增强人体自愈力，从而起到康复和预防人体生理疾病的目的。

人类发现负离子与人的健康关系至今已有一百多年历史。负离子是一种自然因子，自然界常见于森林、瀑布、岩石和雷雨过后的天气，对人体有很好的保健作用。临床试验表明：空气负离子通过促进单胺氧化酶(MAO)的氧化脱氨基作用降低脑及组织内的5-HT(5-羟色胺)水平，引起内分泌及神经系统明显的生理变化，对自主神经高级中枢及植物神经系统具有良好的调节作用，从而能改善大脑皮层的功能，振奋精神，消除疲劳，提高工作效率，改善睡眠，增加食欲。负离子还能够消除人体自由基，加速血液循环，促进新陈代谢，增强人体免疫力，提高人体自愈力，有效防治糖尿病、心脑血管疾病和癌症等慢性疾病。

受自然现象的启示，人们开始用人工的方法模拟自然界雷电激发空气电离释放负离子的原理，利用交流电通过特殊等级电子材料整流滤波后得到纯净的直流负高压，将直流负高压连接到金属或碳元素制作的释放尖端，利用尖端直流高压产生高电晕，高速地放出大量的电子(e-)，而电子无法长久存在于空气中（存在的电子寿命只有nS级），立刻会被空气中的氧分子(O2)捕捉，从而生成空气负离子。

这种用人工产生空气负离子的设备就称为空气负离子发生器或负离子发生器。通过人工负离子生成技术产生生态级小粒径空气负离子，模拟自然界雷电高压电离空气产生负电子，以空气中的氧气、二氧化碳等作为载体传播。研究表明：只有在高浓度小径粒空气负离子的环境中才能够实现对人体的保健功能。 但是目前市场上的负离子发生器，大多采用负高压直流放电技术产生负离子。由于受释放负离子材料的限制，难以完全模拟自然界释放高浓度小径粒负离子技术实现过程，加之采用该技术容易产生臭氧等衍生物，因此存在很大弊端。

因此有待开发一种能够生成小粒径、高活性、生态级空气负离子的负离子生成方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能够生成小粒径、高活性、生态级空气负离子的负离子生成方法。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：一种基于石墨烯与麦饭石粉混合材料的负离子发生方法，该方法包括以下步骤：

S1.制备产生高浓度小径粒负离子的石墨粉和麦饭石粉混合材料所构成的负离子转化模块，所述负离子转化模块具有两端电极和导电碳纤维束发射口；

S2. 通过高压生成电路将交流220V电压转化为15千伏交流电压，然后接入耐压值高的陶瓷电子材料整流滤波后得到纯净的直流负高压；

S3.将S2步骤中得到的直流负高压连接到所述S1得到的负离子转化模块上，所述负离子转化模块通过链接在电子释放端的碳纤维束，利用所述直流负高压产生高电晕，高速地放出大量的小径粒电子(e-)，所述小径粒电子(e-)被空气中的氧分子(O2)捕捉，从而生成空气负离子。

优选地，所述负离子转化模块的两端电极为正15KV和负极；

优选地，所述导电碳纤维束发射口采用N束导电碳纤维。

优选地，所述S1中制备所述负离子转化模块的方法包括以下步骤：

将高纯度石墨粉、麦饭石、电气石、稀土和热熔胶粉，按照1:4:3:1:1的比例在高速搅拌机中充分混合，将混合料放入成型机，成型后放入烤炉中加热到摄氏150℃，持续时间8-15分钟，然后逐步冷却，即可得到所述负离子转化模块。

优选地，所述热熔胶粉采用EAA乙烯－丙烯酸共聚物。

优选地，所述S2步骤中的高压生成电路包括整流电路、电源转换电路、微控制器、PWM驱动电路，负升压电路，过压限流电路和高压隔离电路，其中所述电压信号首先接入到整流电路中进行整流然后再进入到电源转换电路后转化为直流电路，接着依次经过微控制器、PWM驱动电路和负升压电路后升为15千伏交流电压。

优选地，所述微控制器采用AT89S2051芯片。

优选地，所述电源转换电路采用7805芯片。

优选地，所述整流电路为+12V整流电路。

本发明的有益效果：本发明根据布朗运动加热可加剧混合物中各种粒子的活跃度的原理，利用直流电流对由高纯度石墨粉和麦饭石粉混合材料所构成的负离子转化模块进行加热、激发，再通过在两端施加15千伏的电压，形成高强度电场，促使负离子沿着碳纤维引导的方向移动，负电子在高强度电场的作用下，迅速在碳纤维的尖端积聚成高压，并激发空气中氧分子，使氧分子获得电子，从而形成小粒径空气负离子。

附图说明

图1是本发明一种基于石墨烯与麦饭石粉混合材料的负离子发生方法的步骤流程图。

图2是本发明高压生成电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，一种基于石墨烯与麦饭石粉混合材料的负离子发生方法，该方法包括以下步骤：

S1.制备产生高浓度小径粒负离子的石墨粉和麦饭石粉混合材料所构成的负离子转化模块，所述负离子转化模块具有两端电极和导电碳纤维束发射口，所述负离子转化模块具有两端电极为正15KV和负极，这里的正15KV为端直流高压，可以产生高电晕，使得负离子转化模块高速地放出大量的小径粒电子(e-)，所述导电碳纤维束发射口采用N束导电碳纤维，负离子转化模块放出大量的电子(e-)沿着碳纤维引导的方向移动，然后在高强度电场的作用下，迅速在碳纤维的尖端积聚成高压。

S2. 通过高压生成电路将交流220V电压转化为15千伏交流电压，然后接入耐压值高的陶瓷电子材料整流滤波后得到纯净的直流负高压；

S3.将S2步骤中得到的直流负高压连接到所述S1得到的负离子转化模块上，所述负离子转化模块通过链接在电子释放端的碳纤维束，利用所述直流负高压产生高电晕，高速地放出大量的电子(e-)，所述电子(e-)被空气中的氧分子(O2)捕捉，从而生成小径粒空气负离子。

其中，所述S1中制备所述负离子转化模块的方法包括以下步骤：

将高纯度石墨粉、麦饭石、电气石、稀土和热熔胶粉，按照1:4:3:1:1的比例在高速搅拌机中充分混合，将混合料放入成型机，成型后放入烤炉中加热到摄氏150℃，加热持续时间为8-15分钟，本实施例中选用加热持续时间10分钟，然后逐步冷却，即可得到所述负离子转化模块。而其中所述热熔胶粉采用EAA乙烯－丙烯酸共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物（EthyleneAcrylic Acid 简称EAA）是一种具有热塑性和极高粘接性的聚合物，由于羧基团的存在以及氢键的作用，聚合物的结晶化被抑制，主链的线性被破坏，因此提高了EAA的透明性和韧性，降低了熔点和软化点。当AA含量相同时，随着MI的增加，EAA的粘接性、加工性会更好；丙烯酸乙酯含量15%～30%。具有很好的柔韧性、热稳定性和加工性。耐环境应力开裂性、抗冲击性、耐弯曲疲劳性、低温性均优于低密度聚乙烯。和聚烯烃有好的相容性，并可与大量填料混合而不变脆。

如图2所示，优选地，所述S2步骤中的高压生成电路包括整流电路、电源转换电路、微控制器、PWM驱动电路，负升压电路，过压限流电路和高压隔离电路，其中：

所述的整流电路功能是把交流12V电压转换为+12V直流，其中电容C1为滤波电容。

所述的电源转换电路是把+12V通过LM7805集成模块转换为+5V，为微控制提供工作电源。

所述的微控制器是由AT89S2051最小系统构成，可以根据需要生成PWM控制信号。

所述的PWM驱动电路可以控制场效应管，为负升压电路提供直流脉冲信号。

所述的负升压电路是通过升压变压器把直流脉冲电压升高到15KV，并通过D3二极管生成-15KV；

所述的过压限流电路主要是防止电路短路而使升压变压过载。

所述的高压隔离电路D2主要是防止升压变压器的回磁电流对微控制电路的影响。

所述电压信号首先接入到整流电路中进行整流然后再进入到电源转换电路后转化为直流电路，接着依次经过微控制器、PWM驱动电路和负升压电路后升为15千伏交流电压。

具体地，所述微控制器采用AT89S2051芯片。所述电源转换电路采用7805芯片。

所述整流电路为+12V整流电路。

本发明的有益效果：本发明根据布朗运动加热可加剧混合物中各种粒子的活跃度的原理，利用直流电流对由高纯度石墨粉和麦饭石粉混合材料所构成的负离子转化模块进行加热、激发，再通过在两端施加15千伏的电压，形成高强度电场，促使负离子沿着碳纤维引导的方向移动，负电子在高强度电场的作用下，迅速在碳纤维的尖端积聚成高压，并激发空气中氧分子，使氧分子获得电子，从而形成小粒径空气负离子。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。