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KR20140145116A - Nanoparticle dispersion, nanoparticle-carrying powder, and processes for manufactruing same - Google Patents

Nanoparticle dispersion, nanoparticle-carrying powder, and processes for manufactruing same Download PDF

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Publication number
KR20140145116A
KR20140145116A KR1020147023003A KR20147023003A KR20140145116A KR 20140145116 A KR20140145116 A KR 20140145116A KR 1020147023003 A KR1020147023003 A KR 1020147023003A KR 20147023003 A KR20147023003 A KR 20147023003A KR 20140145116 A KR20140145116 A KR 20140145116A
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KR
South Korea
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nanoparticles
crushed
nanoparticle dispersion
particles
solvent
Prior art date
Application number
KR1020147023003A
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Korean (ko)
Inventor
마사타카 사노
Original Assignee
가부시키가이샤 세라프토
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

나노입자가 응집하지 않고, 안정적으로 분산화하는 것이 가능한 나노입자 분산액의 제조방법을 제공한다. 처리용기(3)의 용매(4) 중에 나노입자화하고자 하는 피파쇄 재료(5)를 침지하고, 피파쇄 재료에 펄스 레이저를 조사하고 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하여 용매 중에 나노입자(P)를 분산시킨 나노입자 분산액으로 하고, 상기 나노입자 분산액 중에서 나노 입자들끼리의 응집을 방지하기 위해, 초음파를 나노입자 분산액에 조사하는 나노입자 분산액의 제조방법으로서, 상기 펄스 레이저는, 피파쇄 재료가 갖는 특유의 전자 천이에 기인하는 흡광대보다도 긴 파장인 것을 특징으로 한다.Provided is a method for producing a nanoparticle dispersion which enables nanoparticles to be stably dispersed without aggregation. The pulverizing material 5 to be converted into nanoparticles is immersed in the solvent 4 of the treatment vessel 3, pulsed laser is applied to the pulverized material, the pulverized material is light pulverized into nano-sized particles, A method for producing a nanoparticle dispersion liquid in which particles (P) are dispersed and an ultrasonic wave is irradiated to a nanoparticle dispersion liquid to prevent agglomeration of the nanoparticles in the nanoparticle dispersion, And has a wavelength longer than that of an absorption band due to a unique electron transition of the material to be crushed.

Description

나노입자 분산액, 나노입자 담지분말 및 그 제조방법{NANOPARTICLE DISPERSION, NANOPARTICLE-CARRYING POWDER, AND PROCESSES FOR MANUFACTRUING SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a nanoparticle dispersion, a nanoparticle-bearing powder, and a method of manufacturing the nanoparticle dispersion.

본 발명은 나노입자 분산액, 나노입자 담지분말 및 그 제조방법에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nanoparticle dispersion, nanoparticle-bearing powder, and a method for producing the same.

백금은 화학적으로 상당히 안정된 성질을 가지며, 화학반응을 촉진하는 촉매 기능이 우수하므로, 자동차의 배기가스 처리나 연료전지의 전극 등, 다양한 용도의 재료로서 이용하고 있다. 또, 백금의 광학특성을 이용한 바이오센서로 이용하거나, 항산화성을 이용한 식료품, 화장품 등에서도 이용하고 있다.Platinum has a chemically stable property and is excellent in catalytic function for promoting a chemical reaction and is used as a material for various purposes such as an exhaust gas treatment of an automobile or an electrode of a fuel cell. It is also used as a biosensor using optical properties of platinum, food products using antioxidative properties, and cosmetics.

또한, 가령 시스플라틴(cisplatin) 또는 카보플라틴(carboplatin) 등은 플라티나 복합체의 항종양제로서 알려져 있으며, 백금의 용도 영역 폭은 넓다.In addition, cisplatin or carboplatin, for example, is known as an antitumor agent for the platinum complex, and the application range of platinum is wide.

그러나, 백금은 매우 고가이기 때문에, 가령 촉매로서 이용할 때에는, 가능한 한 소량으로 높은 효과가 발휘되도록, 백금 재료를 효율적으로 사용할 필요가 있다. However, since platinum is very expensive, when platinum is used as a catalyst, it is necessary to use the platinum material efficiently so that a high effect can be obtained as small as possible.

백금 재료의 용도로서 널리 이용되고 있는 백금 나노 콜로이드 용액은, 물 등의 용매 중에 백금 나노입자를 분산, 현탁하고, 구연산, 아스코르빈산, 폴리아크릴산 나트륨 등의 중합체로 코팅한 것이 일반적으로 알려져 있다.It is generally known that a platinum nanocolloid solution widely used as a platinum material is coated with a polymer such as citric acid, ascorbic acid, or sodium polyacrylate by dispersing and suspending platinum nanoparticles in a solvent such as water.

높은 기능을 갖는 백금, 금, 은, 팔라듐 등의 금속 나노입자 분산액을 제조하기 위해서는, 백금 나노입자의 응집 등을 피해서, 금속 나노입자를 용매 중에 분산하여 안정화시키는 것이 불가피하다.It is inevitable to disperse and stabilize the metal nanoparticles in a solvent in order to avoid the aggregation of platinum nanoparticles and the like in order to produce a metal nanoparticle dispersion liquid of platinum, gold, silver, or palladium having a high function.

따라서, 금속의 나노 콜로이드 용액을 제조할 때에는, 통상 금속 나노입자의 분산 안정화제(보호제)로서 중합체를 이용하여, 금속 나노입자의 둘레를 코팅한다. 그로 인해, 보호제를 포함한 콜로이드 용액 중에서는, 금속 콜로이드 입자의 표면에 보호제가 흡착됨으로써, 금속 나노입자들끼리의 직접적인 접촉이 억제되어, 금속 나노입자의 응집이나 침전을 막을 수 있다.Therefore, when preparing a nanocolloid solution of a metal, the periphery of the metal nanoparticles is usually coated with a polymer as a dispersion stabilizer (protective agent) of the metal nanoparticles. Therefore, in the colloid solution containing the protective agent, the protective agent is adsorbed on the surface of the metal colloid particles, so that the direct contact between the metal nanoparticles is suppressed, and the aggregation or precipitation of the metal nanoparticles can be prevented.

그러나, 금속 나노 콜로이드 용액으로 가령 촉매(백금 촉매 등)를 제조할 때에는, 상술한 분산 안정화제(보호제)를 제거할 필요가 있다. 이 때문에, 금속 나노입자의 용도에 따라, 보호제를 포함하지 않는 금속 나노입자 분산액이나 금속 나노입자 분말의 제공이 요구되는 경우가 있다. 그러나, 보호제를 포함하지 않는 금속 나노입자 분산액은, 보호제를 포함하는 금속 콜로이드 용액과 비교하면, 제조시에 응집이나 침전을 일으키기 쉽고, 또 제조 후에 금속 콜로이드 용액을 보관할 때에도 장기간 보존이 곤란하였다.However, when preparing a catalyst (platinum catalyst or the like) with a metal nano-colloid solution, it is necessary to remove the above-mentioned dispersion stabilizer (protective agent). Therefore, depending on the use of the metal nanoparticles, it may be required to provide a dispersion of metal nanoparticles or a metal nanoparticle powder not containing a protective agent. However, the dispersion of the metal nanoparticles not containing the protective agent tends to cause coagulation or sedimentation at the time of production as compared with the metal colloid solution containing the protective agent, and it is difficult to store the metal colloid solution for a long period of time even after storing the metal colloid solution.

이와 같은 문제점을 감안하여, 응집이나 침전을 일으키기 어렵고, 장기간 안정성이 우수한 보호제를 포함하지 않는 백금 콜로이드 용액이 특허문헌 1에 기재되어 있다.
In view of such a problem, a platinum colloid solution which does not cause aggregation or precipitation and does not contain a protective agent excellent in long-term stability is described in Patent Document 1. [

일본 공개특허 제2009-84250호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-84250

특허문헌 1에는 백금 입자로 이루어지는 백금 콜로이드와, 물 또는 물 및 유기용매의 혼합 용매로 이루어지는 용매로 이루어지는 보호제를 포함하지 않는 백금 콜로이드 용액에 있어서, 백금 콜로이드 용액 중의 백금 함유량이 300~20000ppm이고, pH가 5.0~12.0, 전기 도전도가 100mS/m 이하인 백금 콜로이드 용액이 개시되어 있다.Patent Document 1 discloses a platinum colloid solution containing no platinum colloid composed of platinum particles and a solvent consisting of water or a mixed solvent of water and an organic solvent. The platinum colloid solution has a platinum content of 300 to 20,000 ppm and a pH Of 5.0 to 12.0 and an electric conductivity of 100 mS / m or less.

그러나, 특허문헌 1에서는 백금 나노 콜로이드 용액을 제조할 때에, pH 등을 조정하는 조작이 번잡하다고 하는 문제가 있다. 또, 백금 콜로이드 용액을 제조할 때의 조건이 한정적이라고 하는 문제가 있다.However, in Patent Document 1, there is a problem that the operation of adjusting the pH and the like is troublesome when the platinum nanocolloid solution is prepared. In addition, there is a problem that conditions for producing a platinum colloid solution are limited.

또한, 백금 나노입자의 주위는 유기물의 막으로 덮여 있는 상태이기 때문에, 백금 자체의 항산화력 등의 기능을 발휘할 수 없고, 백금 나노입자 본래의 작용 효과를 발휘할 수 없었다.In addition, since the periphery of the platinum nanoparticles is covered with a film of an organic substance, the antioxidant ability of the platinum itself can not be exerted and the original action of the platinum nanoparticles can not be exerted.

본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 백금 등의 나노입자가 응집하지 않고, 안정적으로 분산화하는 것이 가능한 나노입자 분산액의 제조방법, 나노입자 담지분말의 제조방법, 및 그 제조방법에 의해서 얻어진 나노입자 분산액, 나노입자 담지분말을 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a nanoparticle dispersion liquid which can be stably dispersed without agglomeration of nanoparticles such as platinum, a method of producing nanoparticle- A nanoparticle dispersion, and a nano-particle-bearing powder.

(1) 본 발명의 나노 입자 분산액의 제조방법은, 처리용기의 용매 중에 나노입자화하고자 하는 피파쇄 재료를 침지하고, 그 피파쇄 재료에 펄스 레이저를 조사하고 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하여 그 용매 중에 나노입자를 분산시킨 나노입자 분산액으로 하고, 상기 나노입자 분산액 중에서 나노입자들끼리의 응집을 방지하기 위해서, 초음파를 상기 나노입자 분산액에 조사하는 나노입자 분산액의 제조방법으로서, (1) A process for producing a nanoparticle dispersion of the present invention is a process for producing a nanoparticle dispersion, which comprises immersing a material to be nanoparticles into a solvent of a treatment vessel, irradiating the material to be pulsed with a pulsed laser, A method for producing a nanoparticle dispersion liquid in which ultrasonic waves are irradiated to a dispersion of nanoparticles in which nanoparticles are dispersed in a solvent by light pulverization to prevent agglomeration of the nanoparticles in the dispersion of nanoparticles,

상기 펄스 레이저는, 상기 피파쇄 재료가 갖는 특유의 전자 천이에 기인하는 흡광대보다도 긴 파장인 것을 특징으로 한다.The pulsed laser has a longer wavelength than an absorption band due to a unique electron transition of the material to be crushed.

(2) 본 발명의 나노입자 분산액의 제조방법은, 상기 (1)에 있어서, 상기 피파쇄 재료의 표면을 레이저 흡수기능을 갖는 피막으로 덮는 처리를 하는 것을 특징으로 한다.(2) The method for producing a nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that, in the above (1), the surface of the material to be crushed is covered with a film having a laser absorbing function.

(3) 본 발명의 나노입자 분산액의 제조방법은, 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 피파쇄 재료가 판형상인 것을 특징으로 한다.(3) The method for producing a nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that, in the above item (1) or (2), the material to be crushed is plate-shaped.

(4) 본 발명의 나노입자 분산액의 제조방법은, 상기 (1) 내지 (3)에 있어서, 상기 피파쇄 재료가 입자형상인 것을 특징으로 한다.(4) The method for producing a nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that, in the above items (1) to (3), the crushed material is in the form of particles.

(5) 본 발명의 나노입자 분산액의 제조방법은, 상기 (1) 내지 (4)에 있어서, 상기 용매가 물인 것을 특징으로 한다.(5) The method for producing a nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that, in the above (1) to (4), the solvent is water.

(6) 본 발명의 나노입자 분산액의 제조방법은, 상기 (1) 내지 (5)에 있어서, 상기 나노입자 분산액의 온도를 조정하는 온도 조절기구를 상기 처리용기에 설치한 것을 특징으로 한다.(6) The method for producing a nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that in the above (1) to (5), a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the nanoparticle dispersion liquid is provided in the processing vessel.

(7) 본 발명의 나노입자 분산액의 제조방법은, 상기 (1) 내지 (6)에 있어서, 상기 처리용기의 외측에 처리액 도입 파이프를 형성하고, 상기 용매 및 피파쇄 재료를 상기 처리용액 도입 파이프에 도입하고, 상기 펄스 레이저를 상기 처리액 도입 파이프를 향해서 조사하여 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하는 것을 특징으로 한다.(7) A method for producing a nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that the process liquid introduction pipe is formed outside the process container and the solvent and the material to be crushed are introduced into the process solution introduction And introducing the pulsed laser into the pipe, and irradiating the pulsed laser toward the treatment liquid introduction pipe to crush the crushed material into nano-sized particles.

(8) 본 발명의 나노입자 담지분말의 제조방법은, 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 제조방법에 의해서 제조된 나노입자 분산액에, 상기 나노입자보다도 큰 외경을 갖는 베이스 입자를 혼합한 혼합액을 제조하고, 그 혼합액을 스프레이 드라이법에 의해 건조시켜서, 상기 베이스 입자의 표면에 상기 나노입자를 담지시키는 것을 특징으로 한다.(8) The method for producing a nanoparticle-bearing powder of the present invention is a method for producing a nanoparticle dispersion by mixing base particles having an outer diameter larger than that of the nanoparticles in the dispersion of nanoparticles produced by any one of the above- And drying the mixed solution by a spray drying method to carry the nanoparticles on the surface of the base particles.

(9) 본 발명의 나노입자 분산액은, 처리용기의 용매 중에 나노입자화하고자 하는 피파쇄 재료를 침지하고, 그 피파쇄 재료에 펄스 레이저를 조사하여 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하여 그 용매 중에 나노 입자를 분산시킨 나노 입자 분산액에 있어서, 상기 나노입자 분산액 중에서 나노 입자들끼리의 응집을 방지하기 위해서, 초음파를 상기 나노입자 분산액에 조사하여 이루어지는 나노입자 분산액으로서, 상기 펄스 레이저는, 상기 피파쇄 재료가 갖는 특유의 전자 천이에 기인하는 흡광대보다도 긴 파장인 것을 특징으로 한다. (9) The nanoparticle dispersion of the present invention is obtained by immersing a to-be-crushed material to be nanoparticles into a solvent of a treatment vessel, pulverizing the crushed material with nano-sized particles by irradiating the pulsed material with a pulsed laser A nanoparticle dispersion in which nanoparticles are dispersed in a solvent, wherein the nanoparticle dispersion is prepared by irradiating ultrasound waves to the nanoparticle dispersion so as to prevent agglomeration of the nanoparticles in the nanoparticle dispersion, And a wavelength longer than an absorption band caused by a unique electron transition of the material to be crushed.

(10) 본 발명의 나노입자 분산액은, 상기 (9)에 있어서, 상기 피파쇄 재료의 표면을 레이저 흡수기능을 갖는 피막으로 덮는 처리를 하는 것을 특징으로 한다.(10) The nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that, in the above (9), the surface of the material to be crushed is covered with a coating having a laser-absorbing function.

(11) 본 발명의 나노입자 분산액은, 상기 (9) 또는 (10)에 있어서, 상기 피파쇄 재료가 판형상인 것을 특징으로 한다.(11) The nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that, in the above (9) or (10), the material to be crushed is plate-shaped.

(12) 본 발명의 나노입자 분산액은, 상기 (9) 내지 (11)에 있어서, 상기 피파쇄 재료가 입자형상인 것을 특징으로 한다.(12) The nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that, in the above (9) to (11), the material to be crushed is in the form of particles.

(13) 본 발명의 나노입자 분산액은, 상기 (9) 내지 (12)에 있어서, 상기 용매가 물인 것을 특징으로 한다.(13) The nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that, in the above (9) to (12), the solvent is water.

(14) 본 발명의 나노입자 분산액은, 상기 (9) 내지 (13)에 있어서, 상기 나노입자 분산액의 온도를 조정하는 온도 조절기구를 상기 처리용기에 설치한 것을 특징으로 한다.(14) The nanoparticle dispersion of the present invention is characterized in that, in the above (9) to (13), a temperature regulating mechanism for regulating the temperature of the nanoparticle dispersion liquid is provided in the processing vessel.

(15) 본 발명의 나노입자 분산액은, 상기 (9) 내지 (14)에 있어서, 상기 처리용기의 외측에 처리액 도입 파이프를 형성하고, 상기 용매 및 피파쇄 재료를 상기 처리용액 도입 파이프에 도입하고, 상기 펄스 레이저를 상기 처리액 도입 파이프를 향해서 조사하여 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하는 것을 특징으로 한다.(15) The nanoparticle dispersion of the present invention is the nanoparticle dispersion liquid according to any one of (9) to (14) above, wherein the treatment liquid introduction pipe is formed outside the treatment container, and the solvent and the crushing material are introduced into the treatment solution introduction pipe And irradiating the pulsed laser toward the treatment liquid introduction pipe to crush the crushed material into nano-sized particles.

(16) 본 발명의 나노입자 담지분말은, 상기 (9) 내지 (15) 중 어느 하나에 기재된 나노입자 분산액에, 상기 나노입자보다도 큰 외경을 갖는 베이스 입자를 혼합한 혼합액을 제조하고, 그 혼합액을 스프레이 드라이 법에 의해 건조시키고, 상기 베이스 입자의 표면에 상기 나노입자를 담지시켜서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
(16) The nanoparticle-bearing powder of the present invention is produced by preparing a mixed solution obtained by mixing base particles having an outer diameter larger than that of the nanoparticles in the nanoparticle dispersion described in any one of (9) to (15) Is dried by a spray drying method, and the nanoparticles are carried on the surface of the base particles.

본 발명에 의하면, 피처리액에 대한 광파쇄를 위한 레이저광 조사와 함께, 응집 방지를 위한 초음파 조사를 행함으로써, 효율적으로 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하고, 그 용매 중에 나노입자를 물 등의 용매에 분산시킬 수 있다. 또, 본 발명에서 얻어진 나노입자 분산액을 해당 나노입자보다도 큰 입자의 표면에 담지 건조시켜서 나노입자 담지 분말로 할 수 있다.According to the present invention, ultrasonic irradiation for preventing coagulation is performed along with laser light irradiation for light pulverization of a liquid to be treated, light pulverization of the material to be crushed into nano-sized particles is efficiently carried out, Can be dispersed in a solvent such as water. In addition, the nanoparticle dispersion obtained in the present invention can be carried on the surface of particles larger than the nanoparticles and dried to form nanoparticle-carrying powders.

본 발명에서 얻어진 나노입자 담지분말은, 나노입자가 구비하고 있는 항산화작용, 제균작용, 소취작용, 나아가 항암 활성작용 등의 효과를 가짐과 아울러, 나노입자보다도 큰 입자의 표면에 담지되어 있으므로, 나노입자의 결함을 보충할 수 있다.
The nanoparticle-carrying powder obtained in the present invention has effects such as antioxidative action, antibacterial activity, deodorization action and further anticancer activity, which are possessed by the nanoparticles, and is supported on the surface of particles larger than the nanoparticles. Defects of the particles can be compensated.

도 1은 본 발명의 실시형태 1의 나노입자 분산액의 제조방법을 나타내는 개략 설명도다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1의 나노입자 분산액의 제조 플로우를 나타내는 설명도다.
도 3은 본 발명의 실시형태 2의 나노입자 분산액의 제조방법을 나타내는 개략 설명도다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1의 제조방법에 의해 얻어진 나노입자의 입자직경 분포를 나타내는 그래프다.
도 5는 본 발명의 실시형태 3의 나노입자 분산액의 제조방법을 나타내는 개략 설명도다.
도 6은 본 발명의 실시형태 4의 나노입자 분산액의 제조방법을 나타내는 개략 설명도다.
도 7은 본 발명의 실시형태 4의 나노입자 분산액의 제조방법을 나타내는 개략 설명도다.
도 8은 본 발명의 실시형태 4의 나노입자 분산액의 제조 플로우를 나타내는 설명도다.
도 9는 본 발명의 나노입자 담지분말의 외관 형태를 나타내는 개략 설명도다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing a method for producing a nanoparticle dispersion according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.
Fig. 2 is an explanatory view showing a production flow of the nanoparticle dispersion of Embodiment 1 of the present invention. Fig.
3 is a schematic diagram showing a method for producing a nanoparticle dispersion liquid according to Embodiment 2 of the present invention.
4 is a graph showing the particle diameter distribution of the nanoparticles obtained by the production method of Embodiment 1 of the present invention.
5 is a schematic diagram showing a method for producing a nanoparticle dispersion liquid according to Embodiment 3 of the present invention.
6 is a schematic diagram showing a method for producing a nanoparticle dispersion liquid according to Embodiment 4 of the present invention.
7 is a schematic diagram showing a method for producing a nanoparticle dispersion liquid according to Embodiment 4 of the present invention.
8 is a diagram showing a production flow of a nanoparticle dispersion of Embodiment 4 of the present invention.
Fig. 9 is a schematic view showing the appearance of the nano-particle-bearing powder of the present invention. Fig.

본 발명의 실시형태의 나노입자 분산액의 제조방법은, 처리용기의 용매 중에 나노입자화하고자 하는 피파쇄 재료를 침지하고, 그 피파쇄 재료에 펄스 레이저를 조사하여 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하여 그 용매 중에 나노입자를 분산시킨 나노입자 분산액으로 하고, 그 나노입자 분산액 안에서 나노입자들끼리의 응집을 방지하기 위해서, 초음파를 상기 나노입자 분산액에 조사하는 방법이다. 여기서, 상기 펄스 레이저는, 상기 피파쇄 재료가 갖는 특유의 전자 천이에 기인하는 흡광대보다도 긴 파장인 것이 중요하다.A method for producing a nanoparticle dispersion of an embodiment of the present invention is a method for manufacturing a nanoparticle dispersion of the present invention by immersing a to-be-crushed material to be nanoparticles into a solvent of a treatment vessel, irradiating the pulsed material with a pulsed laser, The nanoparticle dispersion is prepared by dispersing the nanoparticles in the solvent by light pulverization. In order to prevent agglomeration of the nanoparticles in the dispersion of nanoparticles, ultrasonic waves are irradiated to the nanoparticle dispersion. Here, it is important that the pulse laser has a wavelength longer than that of the absorption band due to the unique electron transition of the material to be crushed.

또한, 상기 펄스 레이저는, 액상 레이저 어블레이션법의 원리를 이용하고, 나노 입자의 광 열화를 저감하는 점을 감안해서, 적외 펄스 레이저를 사용할 수도 있다. Further, in consideration of the fact that the pulsed laser utilizes the principle of the liquid-phase laser ablation method and reduces the photodegradation of the nanoparticles, an infrared pulse laser may be used.

또, 나노입자화하고자 하는 피파쇄 재료로서는 금속재료나 세라믹스 등을 들 수 있다. 금속재료로서는 백금, 은, 동, 금, 팔라듐, 코발트, 티탄, 또는 이들을 포함하는 함금 등을 들 수 있으며, 세라믹스 재료로서는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 산화티탄, 또는 이들을 포함하는 복합 세라믹스 재료 등을 들 수 있다.Examples of the material to be crushed to be formed into nanoparticles include metal materials and ceramics. Examples of the metal material include platinum, silver, copper, gold, palladium, cobalt, titanium, or an alloy containing them. Examples of the ceramics material include silica, alumina, zirconia, silicon carbide, titanium oxide, or a composite ceramics material And the like.

백금은 백금족 금속으로 이루어지고, 백금을 99질량% 이상 함유하는 입자를 말하며, 나노입자화한 경우의 평균 입자직경은 5~50㎚이며, 특히 10~30㎚인 것이 바람직하게 적용된다. 특히, 그 평균 입자직경이 10~30㎚의 범위이면, 백금 나노입자의 항산화작용, 제균작용, 나아가 항암 활성작용 등의 효과를 높일 수 있다. Platinum is a particle made of a platinum group metal and containing 99 mass% or more of platinum. The average particle diameter when nanoparticles are formed is preferably 5 to 50 nm, particularly preferably 10 to 30 nm. Particularly, when the average particle diameter is in the range of 10 to 30 nm, the effects of the antioxidative, antibacterial, and anticancer activities of the platinum nanoparticles can be enhanced.

상기 피파쇄 재료의 형태는 레이저를 이용하여 용매 중에서 나노 입자화하기 위해, 판형상이나 입자형상인 것이 바람직하다. 레이저에서의 광파쇄 효율을 고려하면, 판형상의 원료의 경우는 두께가 0.1㎜ 내지 1㎜ 정도인 것, 입자형상의 원료의 경우는 직경이 0.1㎜ 내지 1㎜ 정도인 것이 바람직하다.The shape of the material to be crushed is preferably a plate shape or a particle shape in order to form a nanoparticle in a solvent using a laser. Considering the light-breaking efficiency of the laser, it is preferable that the thickness of the plate-shaped raw material is about 0.1 mm to 1 mm, and the diameter of the raw material of the particle shape is about 0.1 mm to 1 mm.

또, 용매 중에서 피파쇄 재료의 나노입자화를 효율적으로 행하기 위해서, 상기 피파쇄 재료의 표면을 레이저 흡수기능을 갖는 피막으로 덮는 처리를 하는 것이 바람직하다. It is also preferable to perform a treatment of covering the surface of the material to be crushed with a film having a laser-absorbing function in order to efficiently perform nanoparticle-forming of the material to be crushed in a solvent.

또, 피파쇄 재료의 표면을 레이저 흡수기능을 갖는 피막으로 덮는 처리를 함으로써, 펄스 레이저의 에너지를 효율적으로 흡수시켜, 광파쇄를 효율적으로 실행시킬 수 있다. 레이저 흡수 기능을 갖는 피막이란, 가령 레이저 흡수색소, 안료계 흡수색소(카본 블랙 등), 광흡수성 수지 등의 피막을 들 수 있다.In addition, by performing the treatment of covering the surface of the material to be crushed with a film having a laser-absorbing function, the energy of the pulse laser can be efficiently absorbed and the optical crushing can be performed efficiently. Examples of the coating having a laser absorbing function include coatings such as a laser absorbing dye, a pigment absorbing dye (carbon black, etc.), a light absorbing resin and the like.

또, 상기 용매는 유기용매나 물 등의 액체를 이용할 수 있으나, 비용이나 안전성을 고려하면, 물을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 나노입자의 응집을 충분히 방지하기 위해서, 상기 용매에 분산제를 첨가할 수도 있다. 분산제로서는 계면활성제를 적절하게 들 수 있다.The solvent may be an organic solvent or a liquid such as water. However, in consideration of cost and safety, it is preferable to use water. In order to sufficiently prevent agglomeration of the nanoparticles, a dispersant may be added to the solvent. As the dispersing agent, a surfactant is suitably used.

또한, 상기 나노입자 분산액의 온도를 조정하는 온도 조절기구를 상기 처리용기에 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 처리용기를 냉각해서 피파쇄 재료의 나노입자의 품질 열화를 저감함과 아울러, 처리용기 표면에 생기는 결로를 방지할 수 있다. 처리용기 표면에 결로가 생기면, 레이저광이 산란되어 나노입자화의 효율을 저하시키므로, 이 온도 조절기구는 결로방지 기능으로서 역할을 갖추고 있다. 온도 조절기구로서는 처리용기의 외주를 냉각하는 처리 챔버 등을 들 수 있다.It is also preferable that a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the nanoparticle dispersion liquid is provided in the processing vessel. In other words, it is possible to cool the processing vessel to reduce deterioration of the quality of nanoparticles of the material to be crushed, and to prevent condensation on the surface of the processing vessel. When condensation forms on the surface of the processing container, the efficiency of nanoparticle formation is reduced due to scattering of the laser light, and this temperature adjusting mechanism has a role as a dew condensation preventing function. As the temperature adjusting mechanism, there can be mentioned a processing chamber for cooling the outer periphery of the processing vessel and the like.

또, 상기 처리용기의 외측에 처리액 도입 파이프를 형성한 다음, 상기 용매 및 피파쇄 재료를 그 처리액 도입 파이프에 도입하고, 상기 펄스 레이저를 상기 처리액 도입 파이프를 향해서 조사하여 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄할 수도 있다. 여기에, 처리액 도입 파이프에 피파쇄 재료를 통과시킴으로써, 피파쇄 재료를 효율적으로 광파쇄시킬 수 있다.Further, after the process liquid introduction pipe is formed outside the process vessel, the solvent and the material to be crushed are introduced into the process liquid introduction pipe, and the pulse laser is irradiated toward the process liquid introduction pipe, It is also possible to perform optical pulverization with nano-sized particles. By passing the material to be crushed through the treatment liquid introduction pipe, the material to be crushed can be efficiently light-crushed.

본 발명의 나노입자 담지분말의 제조방법은, 상기 중 어느 하나의 제조방법에 의해서 제조된 나노입자 분산액에, 상기 나노입자보다도 큰 외경을 갖는 베이스 입자를 혼합한 혼합액을 제조하고, 그 혼합액을 스프레이 드라이법에 의해 건조시켜서, 상기 베이스 입자의 표면에 상기 나노입자를 담지시키는 방법이다. 스프레이 드라이법에 의해서, 큰 외경을 갖는 베이스 입자의 표면에 복수의 나노입자를 담지시킬 수 있다. The method for producing a nano-particle-bearing powder of the present invention is characterized in that a mixed solution obtained by mixing base particles having an outer diameter larger than that of the nano-particles in the nano-particle dispersion prepared by any one of the above-mentioned production methods is prepared, Drying method, and the nanoparticles are supported on the surface of the base particles. By the spray drying method, a plurality of nanoparticles can be supported on the surface of the base particles having a large outer diameter.

또한, 베이스 입자의 표면에 복수의 나노입자를 담지시킨 후, 100 내지 200℃ 정도의 고온에서 건조시켜서, 나노입자의 담지를 견고하게 하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that a plurality of nanoparticles are carried on the surface of the base particles, and then dried at a high temperature of about 100 to 200 DEG C to firmly support the nanoparticles.

베이스 입자로서는 금속재료나 세라믹스 재료, 유기물 등을 들 수 있고, 금속재료로서는 백금, 은, 동, 금, 팔라듐, 코발트, 티탄, 또는 이들을 포함하는 함금 등을 들 수 있으며, 세라믹스 재료로서는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 산화티탄, 산화아연, 탄산칼슘 등, 또는 이들을 포함하는 복합 세라믹스 재료 등을 들 수 있다.Examples of the base particles include metal materials, ceramics materials, and organic materials. Examples of the metal materials include platinum, silver, copper, gold, palladium, cobalt, titanium or their alloys. Examples of the ceramics materials include silica, alumina , Zirconia, silicon carbide, titanium oxide, zinc oxide, calcium carbonate, and the like, or a composite ceramics material containing them.

유기물로서는 식품, 약제, 플라스틱 등을 들 수 있다. 식품이나 약제로서는 가령, 비타민C나 히알론산, 콜라겐, 아스타키산틴, 플라센타 엑기스 등의 유기물을 들 수 있다.Examples of the organic substance include food, medicine, and plastic. Examples of foods and medicines include organic substances such as vitamin C, hyaluronic acid, collagen, astaxanthin, and placenta extract.

베이스 입자의 크기로서는 1~100㎛ 정도의 것이 바람직하지만, 나노입자보다도 큰 것이면, 그 크기는 한정되지 않는다. 큰 외경을 갖는 베이스 입자의 표면에 복수의 나노입자를 담지시킴으로써, 건조상태에서도 나노입자의 취급이 용이해진다.The size of the base particles is preferably about 1 to 100 mu m, but the size is not limited as long as it is larger than the nanoparticles. By supporting a plurality of nanoparticles on the surface of a base particle having a large outer diameter, handling of the nanoparticles is facilitated even in a dry state.

또한, 나노입자 분산액에 베이스 입자를 혼합한 혼합액의 제조시에는, 간단히 나노입자 분산액과 베이스 입자를 혼합하면 되지만, 베이스 입자에 나노입자를 견고하게 담지시키기 위해서 유기나 무기 바인더를 첨가할 수도 있다.In the preparation of the mixed solution in which the base particles are mixed with the nanoparticle dispersion, the nanoparticle dispersion and the base particles may simply be mixed. However, an organic or inorganic binder may be added to firmly support the nanoparticles on the base particles.

유기 바인더로서는 접착제를 들 수 있고, 무기 바인더로서는 콜로이달 실리카를 들 수 있다.As the organic binder, an adhesive may be mentioned. As the inorganic binder, colloidal silica may be mentioned.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 나노입자 분산액의 제조방법의 적합한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a preferred embodiment of a method for producing a nanoparticle dispersion according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<실시형태 1>&Lt; Embodiment 1 >

도 1은 본 발명의 실시형태 1의 나노입자 분산액의 제조방법을 나타내는 개략 설명도다. 도 1에서, 부호 1A는 피처리액의 용매 중에 있는 피처리 재료를 광파쇄하여 나노입자를 제조하기 위한 나노입자 분산액의 제조장치다. 피처리액(2)은, 용매인 액상의 물(4)과, 물(4) 속에 포함되는 나노입자화하고자 하는 재료의 입자(피파쇄 재료)(5)로 구성되어 있다. 실시형태 1에서는, 피파쇄 재료로서 입자형상의 것을 이용하였다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing a method for producing a nanoparticle dispersion according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. In Fig. 1, reference numeral 1A is a device for producing a nano-particle dispersion for producing nanoparticles by light-pulverizing a material to be treated in a solvent of the liquid to be treated. The liquid to be treated 2 is composed of liquid 4 as a solvent and particles 5 of the material to be nano-particles to be contained in the water 4. In the first embodiment, a particle-shaped material was used as the material to be crushed.

도 1에 나타낸 바와 같이, 실시형태 1의 나노입자 분산액의 제조방법에 이용되는 제조장치(1A)는, 피처리액(2)을 수용하기 위한 처리용기(3)를 구비하고 있다. 처리용기(3)는 예컨대 석영으로 구성되어 있다. 이 처리용기(3)를 덮도록 항온장치(온도 조절기구)(13)가 설치되어 있다. 항온장치(13)는, 처리용기(3) 내의 피처리액(2)을 냉각하는 냉각수단으로서의 기능을 가지며, 또 저온으로 냉각된 피처리액(2)을 일정 온도로 유지한다. 이와 같이 피처리액(2)을 냉각함으로써, 나노입자의 산화를 방지하여 광파쇄 효율을 향상시킬 수 있다.As shown in Fig. 1, the manufacturing apparatus 1A used in the method of manufacturing the nanoparticle dispersion of Embodiment 1 is provided with a processing vessel 3 for accommodating a liquid to be treated 2. As shown in Fig. The processing vessel 3 is made of quartz, for example. (Temperature adjusting mechanism) 13 is provided so as to cover the processing vessel 3. As shown in Fig. The constant temperature apparatus 13 has a function as a cooling means for cooling the liquid to be treated 2 in the processing vessel 3 and keeps the liquid to be treated 2 cooled at a low temperature at a constant temperature. By cooling the liquid to be treated 2 in this way, oxidation of the nanoparticles can be prevented and the light-breaking efficiency can be improved.

또, 제조장치(1A)는 처리용기(3)내에 수용된 피처리액(2)에 대해서 소정 파장의 레이저광을 조사하는 고출력 레이저 광원(10)을 구비하고 있다. 이 레이저 광원(10)은 피처리액(2)인 물(4) 속에 있는 피광파쇄물의 원료입자(5)를 나노입자화하기 위해서 적합한 파장의 레이저광을 공급한다. The manufacturing apparatus 1A is provided with a high power laser light source 10 for irradiating a liquid to be treated 2 contained in the processing vessel 3 with laser light of a predetermined wavelength. The laser light source 10 supplies a laser beam of a suitable wavelength in order to nano-granulate the raw material particles 5 of the light pulverized material in the water 4 as the liquid 2 to be treated.

레이저 광원(10)으로서는, 레이저광에 설정해야 할 파장이 미리 알려져 있는 경우에, 파장 고정 레이저 광원을 이용할 수 있다. 또는, 레이저 광원(10)으로서 파장 가변 레이저 광원을 이용해도 된다. 이 경우, 피광파쇄물의 흡광특성 등에 의거하여, 적절한 파장의 레이저광을 적당히 설정해서 조사할 수 있다. 또, 필요에 따라서 감쇠 필터나 광감쇠기 등의 광강도 조정수단을 레이저 광원(10)에 설치해도 된다.As the laser light source 10, a wavelength-fixed laser light source can be used when the wavelength to be set in the laser light is previously known. Alternatively, a wavelength variable laser light source may be used as the laser light source 10. In this case, laser light having an appropriate wavelength can be appropriately set and irradiated on the basis of the light absorbing characteristic of the light-sensitive photoresist. If necessary, a light intensity adjusting means such as an attenuating filter or an optical attenuator may be provided in the laser light source 10.

처리용기(3)내에는, 피처리액(2)과 함께 마그넷 스틱(11)이 수용되어 있다. 이 마그넷 스틱(11) 및 마그넷 교반기(12)는, 처리용기(3)내에서 피처리액(2)인 물과 원료입자(5)를 교반하여, 물(4) 속에서 원료입자(5)를 분산시키기 위해서 사용한다.A magnet stick 11 is accommodated in the processing vessel 3 together with the liquid to be treated 2. The magnet stick 11 and the magnet stirrer 12 stir the water to be treated 2 and the raw material particles 5 in the processing vessel 3 and mix the raw material particles 5 in the water 4, Is used to disperse.

처리용기(3) 외부의 소정 위치에는 초음파 진동자(20) 및 초음파 진동자(20)를 구동 제어하는 초음파 진동자 구동장치(25)가 설치되어 있다. 이 초음파 진동자(20)는, 처리용기(3)내의 피처리액(2)에 대해서, 나노입자들의 응집을 방지하기 위한 초음파를 조사하는 초음파 조사수단이다. 또, 초음파 진동자(20)에 대해서, 처리용기(3)는 공명 진동을 이용하여 피처리액(2)에 초음파를 조사하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.An ultrasonic transducer driving device 25 for driving and controlling the ultrasonic transducer 20 and the ultrasonic transducer 20 is provided at a predetermined position outside the processing container 3. [ The ultrasonic transducer 20 is an ultrasonic wave irradiating means for irradiating ultrasound to the object liquid 2 in the processing vessel 3 to prevent agglomeration of the nanoparticles. The ultrasonic vibrator 20 is configured such that the processing vessel 3 is capable of irradiating the object liquid 2 with ultrasonic waves using resonance vibration.

본 실시형태에 있어서, 초음파 진동자(20)는 처리용기(3)의 일측면 상에 배치되어 있다. 또, 처리용기(3)의 초음파 진동자(20)에서 보아 반대인 타측면 상에는 마이크로폰(30)이 장착되어 있다. 이 마이크로폰(30)과, 진동 진폭 측정장치(35)에 의해, 초음파 조사에 의한 처리용기(3)의 진동 진폭을 모니터하는 진동 진폭 모니터 수단이 구성되어 있다.In the present embodiment, the ultrasonic transducer 20 is disposed on one side of the processing vessel 3. A microphone 30 is mounted on the opposite side of the processing container 3 as seen from the ultrasonic vibrator 20. The microphone 30 and the vibration amplitude measuring device 35 constitute a vibration amplitude monitor means for monitoring the vibration amplitude of the processing container 3 by ultrasonic wave irradiation.

레이저 광원(10) 및 진동자 구동장치(25)는, 컴퓨터 등으로 이루어지는 제어장치(15)에 접속되어 있다. 또, 본 실시형태에 있어서 이 제어장치(15)는, 마그넷 교반기(12), 항온장치(13) 및 진동 진폭 측정장치(35)에도 접속되어 있다. The laser light source 10 and the vibrator driving device 25 are connected to a control device 15 such as a computer. In this embodiment, the control device 15 is also connected to the magnet stirrer 12, the constant temperature device 13, and the vibration amplitude measuring device 35.

이 제어장치(15)는 상술한 제조장치(1A)의 각부의 동작을 제어함으로써, 나노입자의 제조를 제어한다. 제조장치는 피처리액을 냉각시키면서, 레이저광의 조사(광파쇄) 및 초음파 조사가 가능한 설비를 구비하고 있다. 이에 의해서, 백금 입자로부터 백금 나노입자 분산액(백금 나노입자를 분산시킨 수용액)을 효율적으로 제조할 수 있다. The control device 15 controls the manufacture of nanoparticles by controlling the operation of each part of the manufacturing apparatus 1A described above. The manufacturing apparatus is equipped with facilities capable of irradiating laser light (optical fracturing) and ultrasonic irradiation while cooling the liquid to be treated. Thereby, a platinum nanoparticle dispersion (an aqueous solution in which platinum nanoparticles are dispersed) can be efficiently produced from the platinum particles.

다음에, 도 1에 나타낸 제조장치(1A)를 이용한 나노입자 분산액의 제조방법에 대해서 설명한다. 도 2는 본 실시형태에 있어서, 나노입자로서의 백금 나노입자를 분산시킨 나노입자 분산액의 제조방법을 나타내는 제조 플로우다.Next, a method for producing a nanoparticle dispersion liquid using the production apparatus 1A shown in Fig. 1 will be described. Fig. 2 is a manufacturing flow showing a method for producing a nanoparticle dispersion liquid in which platinum nanoparticles as nanoparticles are dispersed in the present embodiment.

먼저, 용매인 물(4)과, 원료가 되는 백금 입자(원료 입자(5))를 혼합해서 피처리액(2)을 조제하고, 처리용기(3) 내에 도입한다(S101). 다음에, 항온장치(13)를 구동시켜서 처리용기(3) 및 처리용기(3) 내에 있는 피처리액(2)을 소정의 저온까지 냉각한다(S102). 그리고, 마이크로 교반기(12)를 동작시켜서 마그넷 스틱(11)에 의해서 피처리액(2)을 교반하여, 원료입자(5)를 물(4) 속에 분산시킨다(S103).First, the target liquid 2 is prepared by mixing water 4 as a solvent and platinum particles (raw material particles 5) as raw materials and introduced into the processing vessel 3 (S101). Next, the constant-temperature device 13 is driven to cool the object to be treated 2 in the processing vessel 3 and the processing vessel 3 to a predetermined low temperature (S102). Then, the micro-agitator 12 is operated to stir the target liquid 2 with the magnet stick 11 to disperse the raw material particles 5 in the water 4 (S103).

이어서, 피처리액(2)에 조사할 초음파의 주파수를 설정한다(S104). 먼저, 상술한 바와 같이, 항온장치(13)에 의한 냉각, 및 마그넷 스틱(11)에 의한 교반을 행한 상태에서, 진동자 구동장치(25)에 의해서 초음파 진동자(20)를 구동하고, 처리용기(3) 및 피처리액(2)에 초음파를 조사한다. 또, 마이크로폰(30)에 의해서 초음파 조사에 의한 처리용기(3)의 진동 진폭을 모니터하고, 진동 진폭 측정장치(35)를 통해서 모니터 결과를 나타내는 전기신호를 제어장치(15)에 출력한다. Subsequently, the frequency of ultrasonic waves to be irradiated on the liquid to be treated 2 is set (S104). First, as described above, the ultrasonic vibrator 20 is driven by the vibrator driving device 25 in the state of cooling by the constant-temperature device 13 and stirring by the magnet stick 11, 3) and the liquid to be treated (2). The microphone 30 monitors the vibration amplitude of the processing container 3 by ultrasonic irradiation and outputs an electric signal indicating the monitoring result to the control device 15 through the vibration amplitude measuring device 35. [

제어장치(15)는, 진동자 구동장치(25)로부터의 초음파의 주파수에 관한 정보, 및 진동 진폭 측정장치(35)로부터의 모니터 결과의 정보를 참조하여, 조사되고 있는 초음파의 진동 주파수와, 처리용기(3)의 진동 진폭(진동 강도)의 관계를 구한다. 그리고, 진동 주파수와 진폭의 관계에 의거하여, 피처리액(2)에 조사되는 초음파의 주파수를 설정한다. 구체적으로는, 구해진 주파수 및 진폭의 관계에 있어서, 진동 진폭이 최대가 되는 주파수가 처리용기(3)에서의 공명 진동 주파수가 되므로, 초음파 진동자(20)로부터 처리용기(3)에 조사되는 초음파의 주파수를, 진동자 구동장치(25)를 통해서 공명 진동 주파수로 설정한다. The control device 15 refers to the information on the frequency of the ultrasonic wave from the vibrator driving device 25 and the information on the monitoring result from the vibration amplitude measuring device 35 to determine the vibration frequency of the ultrasonic wave being irradiated And the vibration amplitude (vibration intensity) of the container 3 is obtained. Then, the frequency of ultrasonic waves to be irradiated on the liquid to be treated 2 is set on the basis of the relationship between the oscillation frequency and the amplitude. Concretely speaking, the frequency at which the vibration amplitude becomes the maximum becomes the resonance vibration frequency in the processing container 3 in the relationship between the obtained frequency and amplitude. Therefore, the frequency of the ultrasonic waves irradiated from the ultrasonic vibrator 20 to the processing container 3 The frequency is set to the resonance vibration frequency through the vibrator driving device 25. [

다음에, 제어장치(15)에 의해서 레이저 광원(10)이 제어되고, 원료입자(5)를 구성하는 물질의 흡광 특성 등에 따라서 설정된 파장을 갖는 레이저광이, 레이저 광원(10)으로부터 피처리액(2)으로 조사된다. 이 레이저광 조사에 의해, 처리용기(3) 내의 피처리액(2)에 있어서 물(4) 속에 있는 원료입자(5)가 나노 사이즈로 광파쇄된다(광파쇄 처리=나노입자화 처리).Next, the laser light source 10 is controlled by the control device 15 and laser light having a wavelength set in accordance with the light absorbing characteristic of the material constituting the raw material particles 5 is emitted from the laser light source 10 (2). By this laser light irradiation, the raw material particles 5 in the water 4 in the liquid to be treated 2 in the processing vessel 3 are light-broken into nano-sized particles (light pulverization processing = nanoparticle formation processing).

또, 레이저광의 조사와 함께, 초음파 진동자(20)에 의한 처리용기(3) 및 피처리액(2)에 초음파를 조사한다. 이 초음파 조사에 의해, 물(4) 속에서 생성된 나노입자들의 응집이 방지된다(S105).Along with the irradiation of the laser light, ultrasonic waves are applied to the processing vessel 3 and the liquid to be treated 2 by the ultrasonic vibrator 20. By this ultrasonic irradiation, aggregation of the nanoparticles produced in the water 4 is prevented (S105).

이어서, 피처리액(2)에서의 광파쇄 처리의 진행상태를 확인한다(S106). 그리고, 그 진행상태가 소정의 광파쇄 처리(나노입자화)의 완료 조건을 충족하고 있지 않으면, 추가로 레이저 조사에 의한 광파쇄를 속행한다.Subsequently, the progress of the light pulverizing process in the target liquid 2 is confirmed (S106). Then, if the progress state does not satisfy the completion condition of the predetermined optical crushing process (nanoparticle formation), the optical crushing by the laser irradiation is further continued.

한편, 그 진행상태가 광파쇄 처리의 완료조건을 충족하고, 피처리액(2) 전체에서 원료입자가 나노입자화되어 있다고 판단되면, 레이저광 조사 및 초음파 조사를 정지하고(S107), 광파쇄 처리를 종료한다.On the other hand, if it is determined that the progress state satisfies the completion condition of the optical crushing treatment and the raw material particles are made into nanoparticles in the whole of the liquid to be treated 2, the laser light irradiation and the ultrasonic wave irradiation are stopped (S107) The processing is terminated.

본 실시형태에서는, 원료입자(5)를 포함하는 피처리액(2)에 대해서, 나노입자화를 위한 레이저 광원(10)에 의한 레이저광 조사와, 응집방지를 위한 초음파 진동자(20)에 의한 초음파 조사를 동시에 행하고 있다. 이에 의해, 물(4) 속에서 생성된 나노입자의 응집 진행을 억제하면서, 레이저광 조사에 의한 광파쇄 처리를 행하는 것이 가능하게 된다. In the present embodiment, laser light is irradiated to the liquid to be treated 2 containing the raw grain 5 by the laser light source 10 for nanoparticle formation and by the ultrasonic oscillator 20 for prevention of coagulation Ultrasonic irradiation is simultaneously carried out. Thereby, it becomes possible to carry out the optical crushing treatment by laser light irradiation while suppressing the agglomeration progress of the nanoparticles produced in the water 4.

즉, 피처리액(2)에 대해서 초음파를 조사함으로써, 최소의 덩어리인 나노입자의 응집방지, 나아가 응집 직후의 응집 덩어리의 재분산을 가능하게 한다. 따라서, 레이저광 조사와 함께 초음파 조사를 병용함으로써, 피처리액(2)내에서 생성된 나노입자들의 응집에 의한 응집화의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. That is, by irradiating the object liquid 2 with ultrasonic waves, it is possible to prevent the aggregation of the nanoparticles of the smallest mass and further redisperse the aggregated mass immediately after the aggregation. Therefore, by using ultrasonic irradiation together with laser light irradiation, it is possible to effectively suppress the occurrence of agglomeration due to agglomeration of the nanoparticles produced in the liquid to be treated 2.

또, 이와 같이 나노입자의 응집이 방지됨으로써, 응집 나노입자가 레이저광에 대한 산란체가 됨으로써 생기는 나노입자화의 효율 저하가 방지된다. 따라서, 효율적으로 재료를 나노입자화하는 것이 가능하게 된다.In addition, since aggregation of nanoparticles is prevented in this way, deterioration in the efficiency of nanoparticle formation caused by aggregated nanoparticles becoming a scattering body for laser light is prevented. Therefore, it becomes possible to efficiently make the material nanoparticles.

초음파 조사를 병용하는 이와 같은 나노입자 분산액의 제조방법은, 나노입자의 농도를 높여서 효율적으로 물질(피파쇄 재료)의 나노입자화를 행할 경우에 특히 유효하다. 즉, 레이저광 조사에 의한 나노입자화의 효율을 향상시키는 점에서, 용매 속에서 생성되는 나노입자의 농도를 높여서, 나노입자화 처리를 행하는 것이 필요할 경우가 있다. Such a method of producing a nanoparticle dispersion using ultrasonic irradiation in combination is particularly effective when the concentration of nanoparticles is increased to efficiently make the material (the material to be broken) into nanoparticles. In other words, in order to improve the efficiency of nanoparticle formation by laser light irradiation, it may be necessary to increase the concentration of nanoparticles produced in the solvent to perform the nanoparticle formation treatment.

그러나, 고농도의 나노입자의 존재하에서는, 나노입자들의 응집이 생기기 쉬운 조건이 된다. 이 때문에, 응집 나노입자에서의 레이저광의 산란에 의해서 나노입자화의 효율이 저하되거나, 또는 생성되는 나노입자는 입도의 편차가 큰 불량품이 된다. However, in the presence of high concentrations of nanoparticles, aggregation of the nanoparticles is likely to occur. For this reason, the efficiency of nanoparticle formation is reduced due to the scattering of the laser light in the aggregated nanoparticles, or the produced nanoparticles become defective with large variation in particle size.

이에 비해서, 상술한 바와 같이 레이저광 조사와 동시에 초음파 조사를 행함으로써, 이와 같은 고농도의 나노입자의 존재하에서도, 양호한 조건에서 피파쇄 재료의 나노입자화를 행하는 것이 가능하게 된다.On the other hand, by performing the ultrasonic irradiation simultaneously with the laser light irradiation as described above, it becomes possible to make the material to be crushed into nano-particles under favorable conditions even in the presence of such high-concentration nano-particles.

또, 도 1에 나타낸 제조장치(1A)에서는, 피처리액(2)을 수용하는 처리용기(3)의 공명 진동을 이용하여 초음파 진동자(20)에 의한 초음파 조사를 행하고 있다. 이에 의해, 피처리액(2)에 대한 초음파 조사에 의한 나노입자의 응집 방지를 적합하게 실현할 수 있다. 이 처리용기(3)로서는 가령, 공명 진동이 가능한 사각기둥, 원통 또는 구모양의 형상을 갖는 용기를 이용하는 것이 바람직하다. In the manufacturing apparatus 1A shown in Fig. 1, the ultrasonic wave irradiation by the ultrasonic vibrator 20 is performed by using the resonance vibration of the processing vessel 3 accommodating the liquid 2 to be treated. As a result, it is possible to appropriately realize prevention of agglomeration of the nanoparticles by irradiation with ultrasonic waves to the liquid to be treated 2. As the processing vessel 3, for example, it is preferable to use a vessel having a quadrangular prismatic, cylindrical, or spherical shape capable of resonant oscillation.

또, 이와 같이 공명 진동을 이용할 경우, 대진동의 공명 진동에 대한 처리용기(3)의 내구성이 필요하지만, 원통이나 구모양 등의 용기를 사용하여 진동에 약한 접합부분을 줄임으로써, 그와 같은 내구성을 높일 수 있다. When the resonance vibration is used as described above, the durability of the processing vessel 3 against resonance vibration of the large vibration is required. However, by using a container such as a cylinder or a sphere to reduce the bonding portion weak in vibration, .

또한, 제조장치(1A)에서는, 마이크로폰(30) 및 진동 진폭 측정장치(35)에 의해서 처리용기(3)의 진동 진폭을 모니터하고, 그 모니터 결과에 의거하여 초음파의 주파수를 설정하고 있다. 이에 의해, 초음파의 주파수를 처리용기(3)에서의 공명 진동 주파수 등의 적합한 주파수로 설정할 수 있으며, 초음파 조사에 의한 나노입자의 응집 방지를 확실하게 실현하는 것이 가능하게 된다. 진동 진폭 모니터 수단으로서는 마이크로폰(30) 이외에도 다양한 센서를 이용할 수 있다. In the manufacturing apparatus 1A, the vibration amplitude of the processing container 3 is monitored by the microphone 30 and the vibration amplitude measuring device 35, and the frequency of the ultrasonic wave is set based on the monitor result. Thereby, the frequency of the ultrasonic waves can be set to a suitable frequency such as the resonance vibration frequency in the processing container 3, and it becomes possible to reliably prevent agglomeration of nanoparticles by ultrasonic irradiation. As the vibration amplitude monitor means, various sensors other than the microphone 30 can be used.

또한, 용매 중에서의 나노입자의 응집에 대해서는, 용해도가 낮은 나노입자일수록 응집성이 높으며, 이와 같은 경우에 초음파 소자의 병용에 의한 응집 방지 효과는 크다. With regard to the agglomeration of nanoparticles in a solvent, the lower the solubility of nanoparticles is, the higher the cohesion is, and in such a case, the effect of preventing the agglomeration by the combined use of ultrasonic devices is great.

또, 상기 실시형태에서는, 항온장치(13)에 의해서 피처리액(2)을 냉각하면서, 레이저광 조사 및 초음파 조사를 행하고 있다. 이와 같은 피처리액(2)의 냉각은, 레이저광 조사에 의한 나노입자의 산화를 방지하여 광파쇄 효율을 향상시키는 점에서 유효하며, 또 나노입자의 응집력 저하, 강한 공명 진동장의 형성 등에도 기여한다. In the above embodiment, laser light irradiation and ultrasonic irradiation are performed while the liquid to be treated 2 is cooled by the constant-temperature device 13. Such cooling of the liquid to be treated 2 is effective in preventing oxidation of nanoparticles by laser light irradiation to improve light-breaking efficiency, and also contributes to lowering of the cohesive force of nanoparticles and formation of strong resonance oscillation fields do.

여기서, 레이저 광원(10)으로부터 피처리액(2)으로 조사되는 레이저광의 파장은 나노입자화할 물질의 전자 천이에 기인하는 흡광대보다도 긴 파장인 것이 바람직하다. 또, 광 열화(광화학 반응)를 피할 필요가 있는 물질의 경우, 적외역 파장인 것이 바람직하며, 900㎚ 이상의 파장이 더욱 바람직하다. 이에 의해, 광파쇄 처리에 있어서, 품질 열화를 저감하여 적합하게 실현할 수 있다. Here, it is preferable that the wavelength of the laser light irradiated from the laser light source 10 to the liquid to be treated 2 is longer than the wavelength of the light absorption band due to the electron transition of the substance to be converted into nanoparticles. In the case of a substance which needs to avoid photodegradation (photochemical reaction), it is preferably an infrared wavelength, more preferably 900 nm or more. Thereby, quality deterioration can be reduced and suitably realized in the optical crushing process.

또, 레이저 광원(10)으로서는 펄스 레이저 광원을 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 피처리액(2)에서의 여분의 광화학 반응이나 열분해의 발생을 억제하면서, 충분한 효율로 나노입자화를 행하기 때문에, 광파쇄 현상을 일으키는 광강도의 임계값을 넘는 경우라면, 1펄스당 조사 에너지가 낮고, 높은 반복 주파수를 갖는 펄스 레이저 광원을 이용하는 것이 바람직하다.As the laser light source 10, it is preferable to use a pulse laser light source. Particularly, in the case of exceeding the threshold value of the light intensity causing the optical crushing phenomenon, since the nanoparticle formation is performed with sufficient efficiency while suppressing the occurrence of extra photochemical reaction and thermal decomposition in the liquid to be treated 2, It is preferable to use a pulsed laser light source having a low sugar irradiation energy and a high repetition frequency.

또, 도 1에 나타낸 나노입자 분산액의 제조장치(1A)에 있어서는, 미리 광파쇄 처리에 필요한 레이저광의 강도 및 시간을 구해놓고, 레이저광 조사 및 초음파 조사의 정지를 억제할 수 있다. 또는, 피처리액(2) 안에서의 원료입자(5)의 나노입자화 상태를 모니터하는 모니터 수단을 설치하고, 그 모니터 결과에 따라서 제어하는 것으로 해도 된다.
In addition, in the apparatus 1A for producing a nanoparticle dispersion shown in Fig. 1, it is possible to suppress the stop of the laser light irradiation and the ultrasonic wave irradiation by obtaining the intensity and time of the laser light necessary for the optical crushing treatment in advance. Alternatively, monitor means for monitoring the state of nanoparticles of the raw material particles 5 in the liquid to be treated 2 may be provided, and control may be performed in accordance with the monitor result.

<실시형태 2>&Lt; Embodiment 2 >

도 3은 실시형태 2의 나노입자 분산액의 제조방법을 나타내는 개략 설명도다. 나노입자 분산액의 제조에 이용하는 장치(1B)에 있어서는, 물(4) 및 물질의 원료입자(5)로 이루어지는 피처리액(2)을 수용하는 처리용기(3), 레이저 광원(10), 마그넷 스틱(11), 마그넷 교반기(12), 항온장치(13) 및 제어장치(15)의 구성에 대해서는, 도 1에 나타낸 제조장치(1A)와 동일하다.3 is a schematic explanatory view showing a manufacturing method of the nanoparticle dispersion of Embodiment 2. Fig. The apparatus 1B used for producing the nanoparticle dispersion liquid includes a processing vessel 3 for containing a liquid to be treated 2 made of water 4 and raw material particles 5 of a material, a laser light source 10, The configuration of the stick 11, the magnet stirrer 12, the constant temperature device 13 and the control device 15 is the same as that of the production device 1A shown in Fig.

도 3에 나타낸 실시형태 2에 있어서, 초음파 조사수단인 초음파 진동자(21)는, 처리용기(3)의 저면측에 배치되어 있다. 또 초음파 진동자(21)에 대해서, 초음파 진동자(21)를 구동제어하는 초음파 진동자 구동장치(26)가 설치되어 있다. 또한, 진동자 구동장치(26)로부터의 신호는 진동 진폭 측정장치(36)에도 입력되고 있다. 진동 진폭 측정장치(36)는 진동자 구동장치(26)로부터의 신호에 의해 처리용기(3)의 진동 진폭을 측정한다.In the second embodiment shown in Fig. 3, the ultrasonic vibrator 21, which is the ultrasonic wave irradiating means, is disposed on the bottom surface side of the processing container 3. [ The ultrasonic transducer 21 is also provided with an ultrasonic transducer driving device 26 for driving and controlling the ultrasonic transducer 21. A signal from the vibrator driving device 26 is also input to the vibration amplitude measuring device 36. [ The vibration amplitude measuring device 36 measures the vibration amplitude of the processing container 3 by a signal from the vibrator driving device 26. [

실시형태 2에 있어서는 이들 초음파 진동자(21), 진동자 구동장치(26) 및 진동 진폭 측정장치(36)에 의해, 초음파 조사에 의한 처리용기(3)의 진동 진폭을 모니터하는 진동 진폭 모니터 수단이 구성되어 있다.The oscillation amplitude monitor means for monitoring the oscillation amplitude of the processing container 3 by ultrasonic wave irradiation is constituted by the ultrasonic oscillator 21, the oscillator driving device 26 and the oscillation amplitude measuring device 36 .

이와 같이 초음파 진동자(21)가 처리용기(3)의 저면에 설치된 구성에서는, 물(4)의 저면과 상면 사이에서 공명 진동이 형성된다. 이때, 공명 진동상태가 되었을 때에 초음파 진동자(21)가 크게 진동하여, 진동자에 인가되는 전압이 커지게 된다. 따라서, 진동 진폭 측정장치(36)에 의해서 초음파 진동자(21)에 인가되는 전압의 진폭 변화를 모니터함으로써, 초음파 조사에서의 공명 진동 주파수가 얻어진다. 이 경우, 도 1에 나타낸 마이크로폰(30) 등을 진동 진폭 모니터용으로 별도로 설치하지 않아도 되는 이점이 있다.
In the configuration in which the ultrasonic transducer 21 is provided on the bottom surface of the processing container 3 as described above, resonance vibration is formed between the bottom surface and the top surface of the water 4. [ At this time, when the resonance oscillation state is reached, the ultrasonic oscillator 21 vibrates greatly, and the voltage applied to the oscillator becomes large. Therefore, by monitoring the amplitude change of the voltage applied to the ultrasonic vibrator 21 by the vibration amplitude measuring device 36, the resonance vibration frequency in the ultrasonic irradiation can be obtained. In this case, there is an advantage that the microphone 30 shown in Fig. 1 and the like are not separately provided for the vibration amplitude monitor.

<실시형태 3>&Lt; Embodiment 3 >

도 5는 실시형태 3의 나노입자 분산액의 제조방법을 나타낸다. 실시형태 3에 있어서는, 도 5에 나타낸 나노입자 분산액의 제조장치(1C)와 같이, 처리용기(3)의 외측에 처리액 도입 파이프(40)를 형성하고, 피처리액(2)을 처리액 도입 파이프(40)에 도입하며, 펄스 레이저를 처리액 도입 파이프(40)를 향해서 조사하여 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자(나노입자)로 광파쇄할 수도 있다. 피처리액(2) 안에 분산되어 있는 피파쇄 재료를 좁은 범위의 처리액 도입 파이프 내를 통과시킴으로써, 펄스 레이저를 집속시켜 광파쇄를 효율적으로 실행시킬 수 있다.
Fig. 5 shows a method of producing the nanoparticle dispersion of Embodiment 3. Fig. In Embodiment 3, as in the nano-particle dispersion producing apparatus 1C shown in Fig. 5, the treatment liquid introduction pipe 40 is formed outside the treatment vessel 3, and the treatment liquid 2 is introduced into the treatment liquid 3 It may be introduced into the introduction pipe 40 and irradiated with a pulsed laser toward the treatment liquid introduction pipe 40 so that the material to be crushed may be light-crushed with nano-sized particles (nano-particles). The pulverizing material dispersed in the to-be-treated liquid 2 is passed through a narrow range of the processing liquid introducing pipe, whereby the pulsed laser can be focused and the optical pulverization can be efficiently performed.

<실시형태 4>&Lt; Fourth Embodiment >

도 6은 실시형태 4의 나노입자 분산액의 제조방법을 나타낸다. 실시형태 4의 나노입자 분산액의 제조방법에 있어서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 원료로서 판(5)을 이용한다. 판(5)의 두께로서는 레이저의 광파쇄 효율을 고려하면, 0.1㎜ 내지 1㎜ 정도의 것이 바람직하다. 원료가 되는 판(5)은 처리용기(3) 안에 세워져 설치되어 있고, 판(5)의 면에 대해서 직각 방향으로부터 레이저가 조사된다. 또한, 레이저가 판(5)의 전체면에 대해서 주사되도록 제어장치(15)에 의해 레이저광원 또는 판을 이동하도록 하고 있다. Fig. 6 shows a method of producing the nanoparticle dispersion of Embodiment 4. Fig. In the method for producing a nanoparticle dispersion of Embodiment 4, as shown in Fig. 6, a plate 5 is used as a raw material. The thickness of the plate 5 is preferably about 0.1 mm to 1 mm in consideration of the light-breaking efficiency of the laser. The plate 5 to be a raw material is set up in the processing vessel 3 and a laser is irradiated from the direction perpendicular to the plane of the plate 5. [ Further, the control device 15 moves the laser light source or the plate so that the laser is scanned over the entire surface of the plate 5. [

피파쇄 재료의 원료가 되는 판은, 통상 1장의 박판을 레이저의 조사방향에 대해서 직각이 되도록 처리용기(3) 안에 세워 설치하지만, 여러 장의 판을 적층시킨 것이라도 된다. 이 경우, 용매 중에서의 나노입자화를 효율적으로 행하기 위해서, 판(5)의 표면에 레이저 흡수기능을 갖는 피막(5a)을 피복하는 것이 바람직하다(도 7(a)참조). 레이저 흡수기능을 갖는 피막(5a)으로서는 가령, 레이저 흡수 색소, 안료계 흡수 색소(카본 블랙 등), 광흡수성 수지 등의 박막을 들 수 있다.The plate to be the raw material of the material to be crushed is usually set up in the processing vessel 3 so that one thin plate is perpendicular to the irradiation direction of the laser, but a plurality of plates may be laminated. In this case, it is preferable to coat the surface of the plate 5 with a coating film 5a having a laser-absorbing function (see Fig. 7 (a)) in order to efficiently perform nanoparticle formation in a solvent. Examples of the film 5a having a laser absorbing function include thin films of laser absorbing dye, pigment absorbing dye (carbon black, etc.), light absorbing resin and the like.

또한, 도 7(b)~(d)에 나타낸 바와 같이, 2장 이상의 원료판(5)을 적층한 것을 세워 설치해도 된다. 이 경우, 원료판(5)은 상이한 종류라도 된다. 적층판 사이에 피막(5a)을 끼울 수도 있다.Further, as shown in Figs. 7 (b) to 7 (d), two or more raw material plates 5 may be stacked and installed. In this case, the raw plate 5 may be of a different kind. The film 5a may be sandwiched between the laminated plates.

다음에, 도 6에 나타낸 제조장치(1D)를 이용한 나노입자 분산액의 제조방법에 대해서 설명한다. 도 8은 실시형태 4에 있어서, 나노입자로서의 백금 나노입자를 분산시킨 나노입자 분산액의 제조방법을 나타내는 제조 플로우다.Next, a method for producing a nanoparticle dispersion liquid using the production apparatus 1D shown in Fig. 6 will be described. Fig. 8 is a manufacturing flow showing a manufacturing method of a nanoparticle dispersion liquid in which platinum nanoparticles as nanoparticles are dispersed in the fourth embodiment.

먼저, 용매인 물(4)과, 피처리물이 되는 판(5)을 처리용기(3) 내에 침지한다(S201). 다음에, 항온장치(13)를 구동시켜서 처리용기(3) 및 처리용기(3) 내에 있는 용매를 소정의 저온까지 냉각한다(S202). 그리고, 마그넷 교반기(12)를 동작시켜서, 마그넷 스틱(11)에 의해서 용매를 교반한다(S203).First, the water 4 as the solvent and the plate 5 to be the object to be treated are immersed in the processing vessel 3 (S201). Next, the constant temperature apparatus 13 is driven to cool the solvent in the processing vessel 3 and the processing vessel 3 to a predetermined low temperature (S202). Then, the magnet stirrer 12 is operated, and the solvent is stirred by the magnet stick 11 (S203).

이어서, 피처리물이 되는 판(5)에 조사할 초음파의 주파수를 설정한다(S204). 먼저, 상술한 바와 같이, 항온장치(13)에 의한 냉각, 및 마그넷 스틱(11)에 의한 교반을 행한 상태에서, 진동자 구동장치(25)에 의해서 초음파 진동자(10)를 구동하고, 처리용기(3) 및 용매에 초음파를 조사한다.Subsequently, the frequency of the ultrasonic wave to be irradiated is set to the plate 5 to be processed (S204). First, as described above, the ultrasonic vibrator 10 is driven by the vibrator driving device 25 in the state of cooling by the constant temperature device 13 and stirring by the magnet stick 11, 3) and the solvent is irradiated with ultrasonic waves.

또, 마이크로폰(30)에 의해서 초음파 조사에 의한 처리용기(3)의 진동수 폭을 모니터하고, 진동 진폭 측정장치(35)를 통해서 모니터 결과를 나타내는 전기신호를 제어장치(15)로 출력한다.The microphone 30 monitors the frequency width of the processing container 3 by ultrasonic irradiation and outputs an electric signal indicating the monitoring result to the control device 15 through the vibration amplitude measuring device 35. [

제어장치(15)는 진동자 구동장치(25)로부터의 초음파의 주파수에 관한 정보, 및 진동 진폭 측정장치(35)로부터의 모니터 결과 정보를 참조하여, 조사되고 있는 초음파의 진동 주파수와, 처리용기(3)의 진동 진폭(진동 강도)의 관계를 구한다. The control device 15 refers to the information about the frequency of the ultrasonic wave from the vibrator driving device 25 and the monitoring result information from the vibration amplitude measuring device 35 to determine the vibration frequency of the ultrasonic wave being irradiated, 3) of the vibration amplitude (vibration intensity).

그리고, 진동 주파수와 진폭의 관계에 의거하여, 피처리액(2)에 조사할 초음파의 주파수를 설정한다. 구체적으로는, 구해진 주파수 및 진폭의 관계에 있어서, 진동 진폭이 최대가 되는 주파수가 처리용기(3)에서의 공명 진동 주파수가 되므로, 초음파 진동자(20)로부터 처리용기(3)에 조사되는 초음파의 주파수를 진동자 구동장치(25)를 통해서 공명 진동 주파수로 설정한다.Then, the frequency of ultrasonic waves to be irradiated on the liquid to be treated 2 is set on the basis of the relationship between the oscillation frequency and the amplitude. Concretely speaking, the frequency at which the vibration amplitude becomes the maximum becomes the resonance vibration frequency in the processing container 3 in the relationship between the obtained frequency and amplitude. Therefore, the frequency of the ultrasonic waves irradiated from the ultrasonic vibrator 20 to the processing container 3 And the frequency is set to the resonance vibration frequency through the vibrator driving device 25. [

다음에, 제어장치(15)에 의해서 레이저 광원(10)이 제어되고, 원료판(5)을 구성하는 물질의 흡광 특성 등에 따라서 설정된 파장을 갖는 레이저광이, 레이저 광원(10)으로부터 원료판(5)에 조사된다. 이 레이저광의 조사에 의해, 처리용기(3) 내의 물(4) 속에 있는 원료판(5)이 나노 사이즈로 광파쇄된다.Next, the laser light source 10 is controlled by the controller 15, and laser light having a wavelength set in accordance with the light absorbing characteristic of the material constituting the raw material plate 5 is emitted from the laser light source 10 to the raw plate 5). By this irradiation of the laser beam, the raw plate 5 in the water 4 in the processing vessel 3 is light-shattered in nano-size.

또, 레이저광의 조사와 함께, 초음파 진동자(20)에 의한 처리용기(3) 및 용매에 초음파를 조사한다. 이 초음파 조사에 의해, 물(4) 속에서 생성된 나노입자들의 응집이 방지된다(S205).Further, ultrasonic waves are applied to the processing container 3 and the solvent by the ultrasonic vibrator 20, together with the irradiation of the laser beam. By this ultrasonic irradiation, aggregation of the nanoparticles produced in the water 4 is prevented (S205).

이어서, 처리용기 안에서의 광파쇄 처리의 진행상태를 확인한다(S206). 그리고, 그 진행상태가 소정의 광파쇄 처리(나노입자화)의 완료조건을 충족하고 있지 않으면, 추가로 레이저 조사에 의한 광파쇄를 속행한다.Then, the progress of the light pulverizing process in the processing vessel is checked (S206). Then, if the progress state does not satisfy the completion condition of the predetermined optical crushing process (nanoparticle formation), the optical crushing by the laser irradiation is further continued.

한편, 그 진행상태가 광파쇄 처리의 완료조건을 충족하고, 전체 원료입자가 나노입자화되어 있다고 판단되면, 레이저광 조사 및 초음파 조사를 정지하고(S207), 광파쇄 처리를 종료한다.On the other hand, if it is determined that the progress state satisfies the completion condition of the optical crushing process and that the entire raw material particles are made into nanoparticles, the laser light irradiation and the ultrasonic irradiation are stopped (S207), and the optical crushing process is terminated.

도 9는 본 발명의 나노입자 담지분말의 외관 형태를 나타내는 개략 설명도다. 도 9에 나타낸 나노입자 담지분말(Q)은 상기 중 하나의 방법에 의해서 제조된 나노입자 분산액에, 그 나노입자(P)보다도 큰 외경을 갖는 베이스 입자(C)를 혼합한 혼합액을 제조하고, 그 혼합액을 스프레이 드라이법에 의해 건조시키고, 그 베이스 입자(C)의 표면에 그 나노입자(P)를 담지시켜서 제조한다. 스프레이 드라이법에 의해 건조시킨 나노입자 담지분말(Q)은, 100 내지 200℃ 정도의 고온에서 건조시켜서, 베이스 입자(C)의 표면에 복수의 나노입자(P)를 견고하게 담지시킨다. 도 9에 나타낸 나노입자 담지분말(Q)은, 베이스 입자(C)로서 실리카(크기: 10㎛)의 표면에 백금(P)(크기: 10㎚)을 담지시켰다.
Fig. 9 is a schematic view showing the appearance of the nano-particle-bearing powder of the present invention. Fig. The nanoparticle-carrying powder (Q) shown in FIG. 9 is prepared by preparing a mixed solution obtained by mixing the nanoparticle dispersion prepared by one of the above methods with base particles (C) having an outer diameter larger than that of the nanoparticles (P) Drying the mixed solution by a spray drying method, and supporting the nanoparticles (P) on the surface of the base particles (C). The nano-particle-bearing powder (Q) dried by the spray-drying method is dried at a high temperature of about 100 to 200 ° C to firmly support a plurality of nanoparticles (P) on the surface of the base particle (C). The nano-particle-bearing powder (Q) shown in Fig. 9 supported platinum P (size: 10 nm) on the surface of silica (size: 10 m) as the base particles (C).

(실시예)(Example)

본 실시예에 있어서는, 나노입자화하고자 하는 원료입자(5)로서, 백금 입자를 이용하였다. 백금은 물에 대해서 매우 불용성에 가까운(빈(貧)용매) 안료이며, 나노입자화되면 물속에서 높은 응집성을 보인다. 먼저, 입자직경 10~70㎛의 백금 원료입자를 농도 1㎎/㎖의 고동도 현탁액 상태로 처리용기(3)인 석영 사각 셀에 3㎖ 넣은 샘플을 6개 만들었다. 석영 사각 셀로서는 10㎜ㅧ10㎜ㅧ40㎜의 것을 이용하고, 그 표면에 직경 Φ16㎜, 두께 3㎜의 피에조 진동자를 초음파 진동자(21)(도 3 참조)로서 장착하였다.In the present embodiment, platinum particles were used as raw material particles 5 to be formed into nanoparticles. Platinum is a very insoluble (poor solvent) pigment for water, and when it is nanoparticles it exhibits high cohesion in water. First, six samples were prepared in which 3 ml of platinum raw material particles having particle diameters of 10 to 70 占 퐉 were put in a quartz square cell as a treatment vessel (3) in a state of a high speed suspension having a concentration of 1 mg / ml. A quartz square cell having a size of 10 mm ㅧ 10 mm ㅧ 40 mm was used, and a piezoelectric vibrator having a diameter of? 16 mm and a thickness of 3 mm was mounted on the surface thereof as an ultrasonic vibrator 21 (see Fig. 3).

상술한 6개의 샘플에 대해서, 각각 (a) 원료 입자 자체, (b) 초음파 처리만 실시, (c) 초음파 공명 처리만 실시, (d) 광파쇄 처리만 실시, (e) 초음파 처리 및 광 파쇄 처리를 동시에 실시하되, 상이한 조건에서 처리하였다. 그리고, 각 처리에 의한 백금의 입자직경 변화의 효과를 입도 분포 측정장치(시마즈 제작소 SALD 7000)에 의해서 살펴보았다. 이들 샘플은 모두 나노입자의 응집을 방지하기 위한 계면 활성제를 포함하고 있지 않으며, 응집 나노입자가 생기기 쉬운 상태로 되어 있다.(B) ultrasonic wave processing only, (c) ultrasonic resonance processing only, (d) optical crushing processing only, (e) ultrasonic wave processing and optical fracturing Were treated at the same time but under different conditions. Then, the effect of the change of the particle diameter of platinum by each treatment was examined by a particle size distribution measuring apparatus (Shimadzu SALD 7000). All of these samples do not contain a surfactant for preventing agglomeration of nanoparticles, and are in such a state that aggregated nanoparticles easily form.

상술한 각 처리에 있어서 "초음파 처리"는, 공명 진동 주파수 외의 30㎑로 초음파 진동자를 동작시켜서, 30분간 처리하였다. 또, "초음파 공명 처리"는, 공명 진동 주파수인 51㎑로 초음파 진동자를 동작시키고, 30분간 처리하였다. 또, 광파쇄 처리에 있어서의 레이저광의 조사 조건은, 파장 1064㎚, 펄스 레이저광의 1펄스당 광강도 688mJ/㎠, 레이저광의 스폿 직경 Φ5㎜(조사 면적 0.196㎠), 반복 주파수 10㎐, 펄스폭 FWHM 4㎱로 하고, 조사시간 30분 동안 처리하였다.In the above-described respective processes, "ultrasonic processing" was performed by operating the ultrasonic vibrator at 30 kHz outside the resonance vibration frequency for 30 minutes. In the "ultrasonic resonance processing ", the ultrasonic vibrator was operated at a resonance frequency of 51 kHz and processed for 30 minutes. The irradiation conditions of the laser beam in the light pulverizing treatment were as follows: a wavelength of 1064 nm, a light intensity of 688 mJ / cm 2 per pulse laser beam, a spot diameter of the laser beam of 5 mm (irradiation area: 0.196 cm 2) FWHM 4., And treated for 30 minutes.

또한, 본 실시예에서는, 입도 분포 측정장치로 입자의 입자직경 분포를 구하는 전처리로서, 계면 활성제(Nonidet P-40: 상품명 Igapal CA-630, 분자량 602, 임계 미셀 농도 0.29mM)를 3㎖의 피처리액에 대해서 100㎕ 첨가하고, 나노입자의 재응집이 억제된 조건에서 입자 입자직경 분포를 측정하였다. 측정시의 수온은 상온인 25℃였다.(Nonidet P-40: trade name Igapal CA-630, molecular weight of 602, critical micelle concentration of 0.29 mM) was used as a pretreatment for obtaining the particle diameter distribution of particles by a particle size distribution measuring apparatus in the present example, 100 占 퐇 was added to the treatment liquid, and the particle particle diameter distribution was measured under the condition that the re-aggregation of the nanoparticles was suppressed. The water temperature at the time of measurement was 25 ° C, which is room temperature.

도 4는 상기 각 처리를 실시한 백금 나노입자의 입자직경 분포를 나타내는 그래프다. 이 그래프에서, 횡축은 백금의 입자직경(㎛)을 나타내고, 종축은 체적 환산 상대 입자량을 나타내고 있다. 또, 그래프 A1~A6은, 각각 처리 (a)~(f)에 대응하고 있다.4 is a graph showing the particle diameter distribution of platinum nanoparticles subjected to the respective treatments. In this graph, the axis of abscissas represents the particle diameter (탆) of platinum, and the axis of ordinates represents the volume of moles of the relative volume in terms of volume. The graphs A1 to A6 correspond to the processes (a) to (f), respectively.

도 4의 그래프에서, 그래프 A1 및 A2를 비교하면, 백금의 입자직경 분포는 초음파 처리만에서는 변화하지 않음을 알 수 있다. 또, 그래프 A2 및 A3을 비교하면, 초음파 공명 처리를 행한 그래프 A3에서는 큰 진동이 입자에 작용하기 때문에, 약간의 나노입자화가 보여진다.In the graph of FIG. 4, when the graphs A1 and A2 are compared, it can be seen that the particle diameter distribution of platinum does not change only by ultrasonic treatment. In comparison between the graphs A2 and A3, since a large vibration acts on the particles in the graph A3 on which the ultrasonic resonance processing is performed, slight nanoparticle formation is observed.

또한, 레이저광 조사에 의한 광파쇄 처리만 행한 그래프 A4와, 광파쇄 처리와 동시에 초음파 처리, 초음파 공명 처리를 행한 그래프 A5, A6을 비교하면, 레이저광 조사와 함께 초음파 조사를 병용함으로써, 나노입자화의 효율이 높아져 있음을 확인할 수 있다.In comparison between the graph A4 in which only the light pulverization process by the laser light irradiation is performed and the graphs A5 and A6 in which the ultrasonic wave process and the ultrasonic resonance process are performed simultaneously with the light pulverization process and the ultrasonic wave irradiation together with the laser light irradiation, It can be confirmed that the efficiency of combustion is increased.

또, 공명 진동에 의한 초음파 조사를 이용한 그래프 A6에서는, 통상의 초음파 조사에 비해서 진동 진폭이 크기 때문에, 응집 나노입자를 재분산시키는 작용이 강하며, 결과적으로 응집 나노입자에 의한 레이저광의 산란 손실이 작아져, 나노입자의 효율이 특히 높아졌다.On the graph A6 using ultrasonic irradiation by resonance vibration, since the vibration amplitude is larger than that of normal ultrasonic irradiation, the function of redispersing the aggregated nanoparticles is strong. As a result, the scattering loss of the laser light by the aggregated nanoparticles And the efficiency of the nanoparticles is particularly enhanced.

이상으로부터, 나노입자의 응집이 생기기 쉬운 상태에서 광파쇄를 행할 경우, 레이저광 조사와 함께 초음파 조사를 병용함으로써, 나노입자화의 효율을 높이는 점에서 유효하다는 것이 확인되었다.
From the above, it was confirmed that when optical pulverization is performed in a state where aggregation of nanoparticles is likely to occur, it is effective in increasing the efficiency of nanoparticle formation by using ultrasonic irradiation together with laser light irradiation.

본 발명의 나노입자 분산액의 제조방법은, 피처리액에 대한 광파쇄를 위한 레이저광 조사와 함께, 응집 방지를 위한 초음파 조사를 행함으로써, 효율적으로 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하고, 그 용매 중에 나노 입자를 분산시킨 분산액을 제조할 수 있다.The method for producing a nanoparticle dispersion of the present invention is a method for efficiently pulverizing a material to be crushed to nano-sized particles by irradiating laser light for optical crushing of the liquid to be treated with ultrasonic waves for preventing coagulation , A dispersion in which nanoparticles are dispersed in the solvent can be produced.

또, 얻어진 나노입자 분산액을 그 나노입자보다도 큰 외경을 갖는 베이스 입자를 혼합한 혼합액을 제조하고, 그 혼합액을 스프레이 드라이법에 의해 건조시켜서, 그 베이스 입자의 표면에 그 나노입자를 담지시킴으로써, 나노입자 담지분말을 제조할 수 있다.Also, by preparing a mixed solution obtained by mixing the obtained nanoparticle dispersion liquid with base particles having an outer diameter larger than that of the nanoparticles, drying the mixed liquid by a spray drying method, and supporting the nanoparticles on the surface of the base particles, A particle-bearing powder can be produced.

본 발명의 제조방법에 의해서 얻어진 나노입자 분산액이나 나노입자 담지분말은, 각각의 재료가 갖추고 있는 항산화작용, 제균작용, 소취작용, 나아가 항암 활성작용 등의 효과를 용이하게 발현시킬 수 있으며, 산업상의 이용 가능성이 높다.
The nanoparticle dispersion or nanoparticle-bearing powder obtained by the production method of the present invention can easily manifest the effects of each material such as antioxidative action, antibacterial action, deodorizing action and further anticancer activity, It is highly available.

1A, 1B, 1C, 1D…나노입자 분산액의 제조장치
2…피처리액
3…처리용기
4…물(용매)
5…원료입자(피파쇄 재료)
10…레이저 광원
11…마그넷 스틱
12…마그넷 교반기
13…항온장치
15…제어장치
20, 21…초음파 진동자
25, 26…초음파 진동자 구동장치
30…마이크로폰
35, 35…진동 진폭 측정장치
40…파이프
P…나노입자
C…베이스 입자
Q…나노입자 담지분말
1A, 1B, 1C, 1D ... Manufacturing device of nanoparticle dispersion
2… The liquid to be treated
3 ... Processing vessel
4… Water (solvent)
5 ... Raw material particles (crushed material)
10 ... Laser light source
11 ... Magnet Stick
12 ... Magnet stirrer
13 ... Thermostat
15 ... Control device
20, 21 ... Ultrasonic vibrator
25, 26 ... Ultrasonic vibrator drive
30 ... microphone
35, 35 ... Vibration amplitude measuring device
40 ... pipe
P ... Nanoparticle
C ... Base particle
Q ... Nano-particle-bearing powder

Claims (16)

처리용기의 용매 중에 나노입자화하고자 하는 피파쇄 재료를 침지하고,
상기 피파쇄 재료에 펄스 레이저를 조사하고 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하여 그 용매 중에 나노입자를 분산시킨 나노입자 분산액으로 하고,
상기 나노입자 분산액 중에서 나노입자들끼리의 응집을 방지하기 위해서, 초음파를 상기 나노입자 분산액에 조사하는 나노입자 분산액의 제조방법으로서,
상기 펄스 레이저는, 상기 피파쇄 재료가 갖는 특유의 전자 천이에 기인하는 흡광대보다도 긴 파장인 것을 특징으로 하는 나노 입자 분산액의 제조방법.
A method of immersing a to-be-crushed material to be nanoparticles into a solvent of a treatment vessel,
A pulsed laser is applied to the material to be crushed, the crushed material is light-crushed with nano-sized particles, and the nanoparticles are dispersed in the solvent,
A method for producing a nanoparticle dispersion liquid in which ultrasonic waves are irradiated to the nanoparticle dispersion liquid to prevent agglomeration of the nanoparticles among the nanoparticle dispersion liquid,
Wherein the pulsed laser has a longer wavelength than an absorption band due to a unique electron transition of the material to be crushed.
제 1항에 있어서,
상기 피파쇄 재료의 표면을 레이저 흡수기능을 갖는 피막으로 덮는 처리를 하는 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액의 제조방법.
The method according to claim 1,
And the surface of the material to be crushed is covered with a film having a laser absorbing function.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 피파쇄 재료는 판형상인 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the material to be crushed is a plate-like material.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피파쇄 재료는 입자형상인 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액의 제조방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the material to be crushed is in the form of particles.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용매는 물인 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액의 제조방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the solvent is water.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노입자 분산액의 온도를 조정하는 온도 조절기구를 상기 처리용기에 설치한 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액의 제조방법.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein a temperature adjusting mechanism for adjusting a temperature of the nanoparticle dispersion is provided in the processing vessel.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리용기의 외측에 처리액 도입 파이프를 형성하고, 상기 용매 및 피파쇄 재료를 상기 처리용액 도입 파이프에 도입하고, 상기 펄스 레이저를 상기 처리액 도입 파이프를 향해서 조사하여 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하는 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액의 제조방법.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
A process liquid introduction pipe is formed outside the process container, the solvent and the material to be crushed are introduced into the process solution introduction pipe, the pulse laser is irradiated toward the process liquid introduction pipe, &Lt; / RTI &gt; wherein the nanoparticle dispersion is light pulverized into particles.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해서 제조된 나노입자 분산액에,
상기 나노입자보다도 큰 외경을 갖는 베이스 입자를 혼합한 혼합액을 제조하고, 그 혼합액을 스프레이 드라이법에 의해 건조시켜서, 상기 베이스 입자의 표면에 상기 나노입자를 담지시키는 것을 특징으로 나노입자 담지분말의 제조방법.
A nanoparticle dispersion prepared by the production method according to any one of claims 1 to 7,
Preparing a mixed liquid in which base particles having an outer diameter larger than that of the nanoparticles are mixed and drying the mixed liquid by a spray drying method to carry the nanoparticles on the surface of the base particles, Way.
처리용기의 용매 중에 나노입자화하고자 하는 피파쇄 재료를 침지하고,
상기 피파쇄 재료에 펄스 레이저를 조사하고 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하여 그 용매 중에 나노 입자를 분산시킨 나노 입자 분산액에 있어서,
상기 나노입자 분산액 중에서 나노 입자들끼리의 응집을 방지하기 위해서, 초음파를 상기 나노입자 분산액에 조사하여 이루어지는 나노입자 분산액으로서,
상기 펄스 레이저는, 상기 피파쇄 재료가 갖는 특유의 전자 천이에 기인하는 흡광대보다도 긴 파장인 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액.
A method of immersing a to-be-crushed material to be nanoparticles into a solvent of a treatment vessel,
A nanoparticle dispersion in which pulsed laser light is irradiated to the material to be crushed, the material to be crushed is light pulverized into nano-sized particles, and the nanoparticles are dispersed in the solvent,
A nanoparticle dispersion liquid obtained by irradiating ultrasonic waves to the nanoparticle dispersion liquid to prevent agglomeration of the nanoparticles among the nanoparticle dispersion liquid,
Wherein the pulsed laser has a longer wavelength than an absorption band due to a unique electron transition of the material to be crushed.
제 9항에 있어서,
상기 피파쇄 재료의 표면을 레이저 흡수기능을 갖는 피막으로 덮는 처리를 하는 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액.
10. The method of claim 9,
Wherein the surface of the material to be crushed is covered with a coating having a laser absorbing function.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,
상기 피파쇄 재료는 판형상인 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액.
11. The method according to claim 9 or 10,
Characterized in that the material to be crushed is in the form of a plate.
제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피파쇄 재료는 입자형상인 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액.
12. The method according to any one of claims 9 to 11,
Wherein the material to be crushed is in the form of particles.
제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용매는 물인 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액.
13. The method according to any one of claims 9 to 12,
Wherein the solvent is water.
제 9항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노입자 분산액의 온도를 조정하는 온도 조절기구를 상기 처리용기에 설치한 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액.
14. The method according to any one of claims 9 to 13,
Wherein a temperature adjusting mechanism for adjusting a temperature of the nanoparticle dispersion is provided in the processing vessel.
제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리용기의 외측에 처리액 도입 파이프를 형성하고, 상기 용매 및 피파쇄 재료를 상기 처리용액 도입 파이프에 도입하고, 상기 펄스 레이저를 상기 처리액 도입 파이프를 향해서 조사하여 피파쇄 재료를 나노 사이즈의 입자로 광파쇄하는 것을 특징으로 하는 나노입자 분산액.
15. The method according to any one of claims 9 to 14,
A process liquid introduction pipe is formed outside the process container, the solvent and the material to be crushed are introduced into the process solution introduction pipe, the pulse laser is irradiated toward the process liquid introduction pipe, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; nanoparticle &lt; / RTI &gt; dispersion.
제 9항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 기재된 나노입자 분산액에,
상기 나노입자보다도 큰 외경을 갖는 베이스 입자를 혼합한 혼합액을 제조하고, 그 혼합액을 스프레이 드라이 법에 의해 건조시키고, 상기 베이스 입자의 표면에 상기 나노입자를 담지시켜서 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노입자 담지분말.
16. The nanoparticle dispersion according to any one of claims 9 to 15,
Wherein the nano particles are supported on the surface of the base particles by preparing a mixed solution obtained by mixing base particles having an outer diameter larger than that of the nano particles and drying the mixed solution by a spray drying method, .
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