JP7438203B2 - 小さい粒子および細いワイヤを生成し、カプセル化するための装置および方法 - Google Patents

Description

例示的な諸実施形態は、小さい粒子および細いワイヤのカプセル化の技術に関する。

同軸エレクトロハイドロダイナミック（ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ：ＥＨＤ）処理（たとえば、エレクトロスプレーおよびエレクトロスピニング）、ならびにフローフォーカシング（Ｆｌｏｗ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ：ＦＦ）は、小さい粒子および細いワイヤを製造し、カプセル化するための汎用的手段である。しかしながら、利用できる材料は限られており、安定したコーンジェット（ｃｏｎｅ－ｊｅｔ）形状が形成され、運動量の移行によって他の流体を駆動させることが可能になるように、構成流体のうちの少なくとも１つはＥＨＤまたはＦＦ処理可能であり、密度、導電性、誘電定数、粘性、および表面張力などの材料特性は特定の範囲内にある必要がある。

溶融された結晶質（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）の材料（たとえば、金属、半導体、セラミック、塩など）から粒子およびワイヤを制御可能に生成する従来のＥＨＤ法およびＦＦ法は、それらの溶融点が高く、導電性が高く、表面張力が高く、反応性が高く、粘性が低いので、非常に大きな技術的課題（すなわち、高い真空性および高い温度）に直面している。一方で、溶融されたポリマーおよび溶融されたガラスの直接的ＥＨＤ処理およびＦＦは、それらの材料が、その組成物のすべてではないとしてもその大半が、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、融解シリカなどの非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）の二酸化ケイ素であり、それらの導電性が低く、粘性が高いことにより、やはり困難である。

１つの実施形態においては、複数のカプセル化された結晶質粒子のうちの１つを形成する方法は、同軸供給ワイヤを、同軸供給ワイヤの第１のワイヤ端部が加熱源に位置決めされるように下向きに供給するステップを含む。同軸供給ワイヤは、結晶質ワイヤコア、および結晶質ワイヤコアを取り囲む非晶質シェルを含む。同軸供給ワイヤの第１の端部は、加熱源において加熱され、それによって、第１のワイヤ端部に溶融された懸滴（ｐｅｎｄａｎｔ ｄｒｏｐ）が形成される。複数のカプセル化された結晶質粒子は、溶融された懸滴から、溶融された懸滴の下方に位置するコレクター上に放出される。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、第１のワイヤ端部とは反対側にある供給ワイヤの第２のワイヤ端部が、高電圧源に連結されている。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、高電圧源は、結晶質ワイヤコアにわたって０～１００ｋＶの範囲の電圧を印加する。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、シースガス流が、加熱源の上流の同軸供給ワイヤの周りに位置決めされている。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、接地された電極が、溶融された懸滴の下に位置決めされている。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、複数のカプセル化された結晶質粒子は、１以上の小さいコア粒子もしくは細いコアワイヤである。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、１以上の小さいコア粒子は、直径が１ｍｍ未満である。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、細いコアワイヤは、直径が１００μｍ未満である。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、加熱源は、抵抗加熱、誘導加熱、トーチ加熱、レーザ加熱、マイクロ波加熱、電子ビーム加熱、もしくはプラズマ加熱のうちの１つ以上によって、供給ワイヤを加熱する。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、コレクターは、接地されている。

別の実施形態においては、複数のカプセル化された結晶質粒子を付着させるための装置は、結晶質ワイヤコア、および結晶質ワイヤコアを取り囲む非晶質シェルを有する同軸供給ワイヤを含む。この装置は、同軸供給ワイヤの第１のワイヤ端部が位置決めされる加熱源、および加熱源の下方に位置するコレクターをさらに含む。加熱源において第１のワイヤ端部を加熱すると、第１のワイヤ端部に溶融された懸滴が形成され、この懸滴から、複数のカプセル化された結晶質粒子がコレクター上に放出される。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、同軸供給ワイヤは、圧力制御されたチャンバに位置する。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、シースガス流が、加熱源の上流の同軸供給ワイヤの周りに位置する。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、接地された電極が、溶融された懸滴の下方に位置決めされている。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、第１のワイヤ端部とは反対側にある供給ワイヤの第２のワイヤ端部が、高電圧源に連結されている。高電圧源は、結晶質ワイヤコアにわたって０～１００ｋＶの範囲の電圧を印加する。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、複数のカプセル化された結晶質粒子は、１以上の小さいコア粒子もしくは細いコアワイヤである。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、１以上の小さいコア粒子は、直径が１ｍｍ未満である。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、細いコアワイヤは、直径が１００μｍ未満である。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、加熱源は、抵抗加熱、誘導加熱、トーチ加熱、レーザ加熱、マイクロ波加熱、電子ビーム加熱、もしくはプラズマ加熱のうちの１つ以上によって、供給ワイヤを加熱する。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、コレクターは、接地されている。

さらなる別の実施形態においては、同軸供給ワイヤを形成する方法は、固体の結晶質コアを管状の非晶質シェル内に供給するステップと、固体の結晶質コアおよび管状の非晶質シェルの一部分を炉において加熱するステップと、管状の非晶質シェル内に真空を印加して、結晶質コアの加熱されて溶融された部分の流量を制御するステップとを含む。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、固体の結晶質コアは、管状の非晶質シェル内の封止部を介して管状の非晶質シェル内に供給される。

追加としてまたは代替としては、このまたは他の実施形態においては、管状の非晶質シェルの溶融された部分の流量は、結晶質コアの加熱されて溶融された部分の流量に実質的に等しい。

次の説明は、いかなる形でも限定と見なすべきではない。添付の図面を参照すると、同様の要素が同様に符号付けされている。

接地された電極またはコレクターに粒子を付着させる方法を示す図である。 接地された電極またはコレクターにワイヤを付着させる方法を示す図である。 同軸供給ワイヤを形成する方法を示す図である。 材料延伸方法（ｍａｔｅｒｉａｌ ｄｒａｗｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）の結果を示す画像である。 実験結果を示す画像である。 実験結果を示す画像である。

開示の装置および方法の１つ以上の実施形態の詳細な説明が、例示を用いて、図に関して限定することなく、本明細書に提示される。

本開示においては、シェルよりも導電性がはるかに高いものの、粘性がはるかに低いコアを使用することによって、同軸構成下の２つのＥＨＤおよびＦＦ処理不可能な流体が、ＥＨＤおよび／またはＦＦ処理可能になり、それは、本明細書においては、エレクトロフローフォーカシング粘性引込み（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｆｌｏｗ－Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｖｉｓｃｏｕｓ Ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ：ＥＦＦ－ＶＥ）と称される機構によって促進される。この方法については、２つの流体として溶融された金属および溶融されたガラスの文脈で詳細に後述する。溶融された金属および溶融されたガラスを使用することは、ほんの例示にすぎず、他の実施形態においては、他のＥＨＤまたはＦＦ処理不可能な流体が利用可能であることを理解されたい。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示されているように、例示的なＥＦＦ－ＶＥ工程中、同軸供給ワイヤ１０（たとえば、ガラスコーティングされた金属微細ワイヤ、ポリマーコーティングされた金属微細ワイヤ、またはシリカコーティングされた金属微細ワイヤなど）が、圧力制御されたチャンバ１２から下方にゆっくりと供給され、供給ワイヤ先端部１４が加熱源１６によって加熱される。加熱源１６は、供給ワイヤ１０を加熱するために、抵抗加熱、誘導加熱、トーチ加熱、レーザ加熱、マイクロ波加熱、電子ビーム加熱、プラズマ加熱などを含む加熱方法を利用することができるが、これらに限定するものではない。供給ワイヤ１０は、結晶質ワイヤコア１８、および結晶質ワイヤコア１８を取り囲む非晶質シェル２０を含む。供給ワイヤ１０は、結晶質ワイヤコア１８と非晶質シェル２０とをともに溶融するのに十分に高いワイヤ温度まで加熱され、溶融された懸滴２２が第１のワイヤ端部２４に形成される。

結晶質ワイヤコア１８は、第１のワイヤ端部２４とは反対側にある第２のワイヤ端部２８において、いくつかの実施形態においては、約０～１００ｋＶの範囲の高電圧源２６に連結されている。次いで、図１（ａ）に示す直径が１ｍｍ未満の複数の小さいコア粒子３０、または図１（ｂ）に示す直径が１００μｍ未満の細いコアワイヤ４０が、溶融された懸滴２２から、溶融された懸滴２２の下に置かれている接地された電極３２上に放出し始める。いくつかの実施形態においては、接地された電極３２の形状は、プレート、リング、ワイヤメッシュ、回転ドラム、１組の平行棒などとすることができる。いくつかの実施形態においては、接地された電極３２は、生成された複数の小さいコア粒子３０および細いコアワイヤ４０のコレクターまたは容器として機能する。他の実施形態においては、別個のコレクターが、接地された電極３２の下方に置かれている。

複数の小さいコア粒子３０または細いコアワイヤ４０が形成されるかどうかは、高電圧源２６の電圧、溶融された懸滴２２から接地された電極３２までの滴距離３４、結晶質ワイヤコア１８の初期ワイヤ直径、非晶質シェル２０の厚さ、加熱源１６へのワイヤ供給速度、加熱源１６による加熱出力、圧力制御されたチャンバ１２の内側の圧力、および供給ワイヤ１０の円周方向周りのシースガス３６の流量など、多くの要因に依存する。いくつかの実施形態においては、シースガス３６は、セラミックコアの粒子およびワイヤを形成する反応を誘発し、または金属コアの粒子およびワイヤの反応を防止する。シースガス３６はまた、供給ワイヤ１０を真っ直ぐにし、安定させる。

導電比が大きく（１を上回る）、粘性比が小さい（１を下回る）同軸材料対のＥＨＤまたはＦＦ処理中、相乗効果は出現する。導電比が大きいと、正電荷がコア／シェル界面に確実に蓄積される。シースガス３６によって誘発されたせん断力とともに、接地された電極３２に向かって引き付けられる蓄積された電荷は、絶縁粘性非晶質シェルの伸長を促進し、ひいては、低粘性コアを内部に引き込む。シェル形状は、同じ直径のシリンダよりも断面積がはるかに小さいので、結果として、同じ電気力またはせん断力の下で、粘性シェルでは、粘性シリンダよりもはるかに高い延長応力が生じる。低粘性コアの粘性引込みが開始されるかどうかを決定するのは、界面張力と比較して、延長応力の大きさであるので、ＥＦＦ－ＶＥを開始するのに必要な電圧または流量は、シリンダ形状においてその構成成分流体のＥＨＤまたはＦＦ処理を個々に開始するのに必要な電圧または流量よりもはるかに低い。いくつかの実施形態においては、第２のワイヤ端部２８に印加される電圧がゼロまで低減した場合、小さいコア粒子３０または細いコアワイヤ４０の形成は、シースガス３６のせん断効果に完全に起因するものであり、この工程をフローフォーカス型粘性引込み（Ｆｌｏｗ－Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｖｉｓｃｏｕｓ Ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ：ＦＦ－ＶＥ）と呼ぶことができる。同様に、シースガス３６の流量がゼロまで低減した場合、小さいコア粒子３０または細いコアワイヤ４０の形成は、電圧が第２のワイヤ端部２８に印加されることにより、電荷が第１のワイヤ端部２４に蓄積されることに完全に起因するものであり、この工程をエレクトロ粘性引込み（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｖｉｓｃｏｕｓ Ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ：Ｅ－ＶＥ）と呼ぶことができる。

別の実施形態においては、図２を次に参照すると、真空安定化熱式延伸（Ｖａｃｕｕｍ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｒａｗｉｎｇ：ＶＳＴＤ）と称される方法が、ＥＦＦ－ＶＥに使用される同軸供給ワイヤ１０を作製するのに利用されている。取り上げられている主な課題は、同軸熱式延伸中に、低粘性のコアを直接的に、独立して流量制御することである。誘発された真空と大気との圧力差を使用して、重力に対して、溶融されたコア１１６を安定して保持する単純でありながら効果的な方法が利用される。図２に示されているように、固体コア１０２が、密閉されているが垂直方向の相対運動を可能にする特別に設計された封止部１０６を通してシェル１０４内に挿入される。シェル穴１０８が、シェル１０４の側壁１１０に開口され、真空システム１１２に連結される。固体コア１０２およびシェル１０４は、延伸中、炉１１４内におよそ１０μｍ／ｓの速度で下向き方向に独立して供給され、この炉内で固体コア１０２とシェル１０４はともに溶融される。溶融されたコア１１６および溶融されたシェル１１８が、非常に急速でありながら互いに同じ速度で下方に引っ張られ、均一で連続した同軸微細ワイヤ１２０が形成される。真空システム１１２が動作しているとき、溶融されたシェル１１８の内側の圧力は外側よりもはるかに低いので、溶融されたシェル１１８は、すべての方向からの圧縮下にある。圧縮力により、溶融されたシェル１１８が圧迫されると、溶融されたコア１１６は、固体コア１０２とシェル１０４との間のコア間隙１２２へと逆流し、次いで、上方の温度がより低いことに起因して固化することになり、したがって、固体コア１０２はプランジャへと変わり、シェル１０４とのその相対速度により、下方の溶融されたコア１１６の流量が制御される。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、延伸に対する真空の効果を示している。失敗例が図２および図３（ａ）に示されており、ここでは、真空システム１１２が動作していない重力下で、溶融されたコア１１６は、固体コア１０２から離れて分裂している。図２および図３（ｂ）に示されているように、真空が全延伸工程を通して維持されている場合には、溶融されたコア１１６は、固体コア１０２にくっついたままであり、直接的な流量制御が達成される。他の方法においては、コアの流量はつねに、他の工程パラメータおよび材料特性に依存する導出量（ｄｅｒｉｖｅｄ ｑｕａｎｔｉｔｙ）となっており、したがって、間接的に制御されている。溶融されたコア１１６の直接的な流量制御により、ＶＳＴＤは、いずれの他の既存の方法でも達成することができない極薄コーティングを施した同軸微細ワイヤ１２０の熱式延伸を可能にする。

ＥＦＦ－ＶＥ工程は、１）ポリマー／ガラス／シリカのカプセル化の有無にかかわらず、結晶質の微細粒子／ナノ粒子、２）連続的または高いアスペクト比のカプセル化された結晶質の微細ワイヤ／ナノワイヤ、および３）連続的または高いアスペクト比のポリマー／ガラス／シリカのカプセル化された結晶質の微細ワイヤ／ナノワイヤの容易でスケーラブルな生成を可能にする。ＥＦＦ－ＶＥは、バイオセンシング／イメージング、がん治療、エネルギー貯蔵、触媒、水処理、ナノコンポジット、３Ｄ印刷、分離、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）、およびエレクトロレオロジー流体の強化などのためのエネルギー、生物医学、航空宇宙電子工学、ならびに化学産業におけるニッチな応用により、エキゾチックな粒子およびワイヤの生成を可能にする。他の既存の方法によって生成され得るナノ材料では、ＥＦＦ－ＶＥはまた、スループットをより高め、寸法制御をより良好にし、歩留まりをより高め、費用をより下げることについても大きな期待が寄せられる。

ＶＳＴＤによって作製されるシェル対コアの直径比が１．３のＰｙｒｅｘ（登録商標）ガラスコーティングされたＳｎ微細ワイヤ（シェル直径２００μｍ）を使用して、Ｅ－ＶＥの実現可能性を実証する。集光型ＣＯ_２レーザが、加熱源として使用される。２ｋＶの電圧が、Ｓｎコアに印加され、その先端部が、接地されたコレクタープレートの上２ｃｍに保持される。ＥＶＥの発現は、図４に示されているように高速カメラによって捉えられる。シースガスがない場合、ガラスカプセル化されたＳｎＯ_２ナノ粒子が、前述の工程条件下で形成される。走査型電子顕微鏡法（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ）により、粒子の良好な大きさの均一性が示される。透過電子顕微鏡法（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＥＭ）により、コアシェル構造が確認される。エネルギー分散分光法（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＳ）により、形成された粒子がカプセル化されたＳｎＯ_２であることが示唆される。

いくつかの実施形態においては、市販のＰｙｒｅｘ（登録商標）ガラスコーティングされたＣｕが、ＦＦ－ＶＥを使用してＰｙｒｅｘ（登録商標）コーティングされたＣｕの微細粒子を作製するのに使用される。集光型ＣＯ_２レーザが、熱源として使用され得るが、電圧はＣｕコアに印加されない。ＦＦ－ＶＥの発現は、高速カメラおよび高速熱式撮像装置（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｍａｇｅｒ）によって捉えられる。Ｐｙｒｅｘ（登録商標）カプセル化されたＣｕ微細粒子が形成される。

「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、本出願を提出する時点で利用可能な機器に基づいて、特定の量の測定に関連する誤差の程度を含むように意図されている。

本明細書に使用される専門用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書に使用されるとき、「１つの（ａ、およびａｎ）」という単数形、ならびに「その（ｔｈｅ）」は、文脈が別段、明確に示さない限り、同様に複数形を含むことを意図している。「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓおよび／またはｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書に使用されるとき、記載の特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素構成要素、および／もしくはそれらの群の存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。

本開示について、例示的な１つの実施形態または複数の実施形態を参照して説明してきたが、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更形態が作成され得、均等物がそれらの要素に置き換えられ得ることを当業者なら理解するであろう。加えて、多くの変更形態が、本開示の本質的な範囲から逸脱することなく、その教示に特定の状況または材料を適合させるように作成され得る。そのため、本開示が本開示を実行するように企図された最良のモードとして開示される特定の実施形態に限定されず、本開示が、特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含むことになることが意図されている。

１０ 同軸供給ワイヤ、供給ワイヤ
１２ チャンバ
１４ 供給ワイヤ先端部
１６ 加熱源
１８ 結晶質ワイヤコア
２０ 非晶質シェル
２２ 懸滴
２４ 第１のワイヤ端部
２６ 高電圧源
２８ 第２のワイヤ端部
３０ コア粒子
３２ 電極
３４ 滴距離
３６ シースガス
４０ コアワイヤ
１０２ 固体コア
１０４ シェル
１０６ 封止部
１０８ シェル穴
１１０ 側壁
１１２ 真空システム
１１４ 炉
１１６ 溶融されたコア
１１８ 溶融されたシェル
１２０ 同軸微細ワイヤ
１２２ コア間隙

Claims (20)

1. 複数のカプセル化された結晶質粒子のうちの１つを形成する方法であって、前記カプセル化された結晶質粒子は、第１の材料が第２の材料でコーティングされているカプセル化の構成を有しており、前記方法は、
   同軸供給ワイヤを、前記同軸供給ワイヤの第１のワイヤ端部が加熱源に配設されるように下向きに供給するステップであって、前記同軸供給ワイヤは、前記第１の材料をコアとして備え、前記第２の材料が前記第１の材料の周囲をコーティングしている同軸状の構成を有しており、前記同軸供給ワイヤが、
   前記第１の材料からなる結晶質ワイヤコア、および
   前記結晶質ワイヤコアを取り囲む、前記第２の材料からなる非晶質シェルを含む、ステップと、
   前記加熱源において前記同軸供給ワイヤの前記第１のワイヤ端部を加熱するステップであって、それによって、前記第１のワイヤ端部に溶融された懸滴を形成する、ステップと、
   前記複数のカプセル化された結晶質粒子を、前記溶融された懸滴から、前記溶融された懸滴の下方に配設されたコレクター上に放出するステップと、
   を含む方法。
2. 前記第１のワイヤ端部とは反対側にある前記供給ワイヤの第２のワイヤ端部を高電圧源に連結するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記高電圧源が、前記結晶質ワイヤコアにわたって１００ｋＶ以下の範囲の電圧を印加する、請求項２に記載の方法。
4. シースガス流を前記加熱源の上流の前記同軸供給ワイヤの周りに位置決めするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 接地された電極を前記溶融された懸滴の下に位置決めするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記複数のカプセル化された結晶質粒子が、１以上の小さいコア粒子もしくは細いコアワイヤである、請求項１に記載の方法。
7. 前記１以上の小さいコア粒子は、直径が１ｍｍ未満である、請求項６に記載の方法。
8. 前記細いコアワイヤは、直径が１００μｍ未満である、請求項６に記載の方法。
9. 前記加熱源が、抵抗加熱、誘導加熱、トーチ加熱、レーザ加熱、マイクロ波加熱、電子ビーム加熱、もしくはプラズマ加熱のうちの１つ以上によって、前記供給ワイヤを加熱する、請求項１に記載の方法。
10. 前記コレクターが、接地されている、請求項１に記載の方法。
11. 複数のカプセル化された結晶質粒子を付着させるための装置であって、前記カプセル化された結晶質粒子は、第１の材料が第２の材料でコーティングされているカプセル化の構成を有しており、前記装置は、
    前記第１の材料からなる結晶質ワイヤコア、および
    前記結晶質ワイヤコアを取り囲む、前記第２の材料からなる非晶質シェル
    を含む同軸供給ワイヤであって、前記同軸供給ワイヤは、前記第１の材料をコアとして備え、前記第２の材料が前記第１の材料の周囲をコーティングしている同軸状の構成を有している、同軸供給ワイヤと、
    前記同軸供給ワイヤの第１のワイヤ端部が位置決めされている加熱源と、
    前記加熱源の下方に配設されているコレクターと、を備え、
    前記加熱源において前記第１のワイヤ端部を加熱するステップは、前記第１のワイヤ端部に溶融された懸滴を形成し、前記懸滴から、複数のカプセル化された結晶質粒子が前記コレクター上に放出される、
    装置。
12. 前記同軸供給ワイヤが配設されている圧力制御されたチャンバをさらに備える、請求項１１に記載の装置。
13. 前記加熱源の上流の前記同軸供給ワイヤの周りにシースガス流をさらに含む、請求項１１に記載の装置。
14. 前記溶融された懸滴の下方に配設されている、接地された電極をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
15. 前記第１のワイヤ端部とは反対側にある前記供給ワイヤの第２のワイヤ端部が連結されている高電圧源をさらに備え、
    前記高電圧源が、前記結晶質ワイヤコアにわたって１００ｋＶ以下の範囲の電圧を印加する、
    請求項１１に記載の装置。
16. 前記複数のカプセル化された結晶質粒子が、１以上の小さいコア粒子もしくは細いコアワイヤである、請求項１１に記載の装置。
17. 前記１以上の小さいコア粒子は、直径が１ｍｍ未満である、請求項１６に記載の装置。
18. 前記細いコアワイヤは、直径が１００μｍ未満である、請求項１６に記載の装置。
19. 前記加熱源が、抵抗加熱、誘導加熱、トーチ加熱、レーザ加熱、マイクロ波加熱、電子ビーム加熱、もしくはプラズマ加熱のうちの１つ以上によって、前記供給ワイヤを加熱する、請求項１１に記載の装置。
20. 前記コレクターが、接地されている、請求項１１に記載の装置。

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