[發明專利]碳納米管紗的制備方法

有效

• 申請號: 200810216308.4
• 申請日: 2008-09-19
• 公開（公告）號: CN101676452A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 廖運鑫;姜開利;范守善;姚湲;張長生;白先聲
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司
• 主分類號: D01F9/12
• 分類號: D01F9/12;D02G3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種碳納米管材料的制備方法。尤其涉及一種碳納米管紗的 制備方法。

背景技術

碳納米管是一種由石墨烯片卷成的中空管狀物，其具有優異的力學、熱 學及電學性質。碳納米管應用領域非常廣闊，例如，它可用于制作場效應晶 體管、原子力顯微鏡針尖、場發射電子槍、納米模板等等。特別的，范守善 等人在Nature，2002，419：801，Spinning?Continuous?CNT?Yarns一文中揭露了 一種從超順排碳納米管陣列中拉出的純碳納米管紗，這種碳納米管紗包括多 個在范德華力作用下首尾相接的碳納米管片段，每個碳納米管片段具有大致 相等的長度，且每個碳納米管片段由多個相互平行的碳納米管構成，一般的， 這種碳納米管紗的直徑在0.5～100微米左右，經過有機溶劑處理后這種碳納 米管紗可以方便的用于宏觀領域。上述碳納米管紗在徑向上具有良好的導電 及導熱性能，并且具有優異的韌性和機械強度，被認為是一種具有取代碳纖 維、石墨纖維及玻璃纖維潛力的新型材料，可以廣泛的應用于電磁屏蔽電纜、 印刷電路板及特種防護服裝的紡織等領域。

然而，目前碳納米管紗的制備長度受到碳納米管陣列大小的限制，從現 有的4英寸的硅片上生長的高度為200微米的碳納米管陣列中，所拉出的碳 納米管紗的長度有限，使這種碳納米管紗在宏觀上的應用受到限制。

有鑒于此，提供一種連續的碳納米管紗的制備方法實為必要。

發明內容

一種碳納米管紗的制備方法，包括以下步驟：提供多個碳納米管陣列； 從一碳納米管陣列中拉取獲得一第一碳納米管結構；從另一碳納米管陣列中 拉取獲得一第二碳納米管結構；沿拉伸方向將第二碳納米管結構的一端與第 一碳納米管結構靠近碳納米管陣列的一端相接觸，得到一長度延長的碳納米 管結構；重復上述延長步驟，使碳納米管結構的長度進一步延長；以及通過 使用有機溶劑處理上述碳納米管結構得到一碳納米管紗。

與現有技術的碳納米管紗的制備方法相比較，本技術方案提供的碳納米 管紗的制備方法具有以下優點：其一，利用將多個碳納米管薄膜或碳納米管 長線通過首尾相連的方式相連接，使原有的碳納米管薄膜或碳納米管長線的 長度得到延長，經過有機溶劑處理后得到碳納米管紗，使碳納米管紗的長度 不受基底大小的限制，從而可以方便的得到需要長度的碳納米管紗。其二， 通過上述方法得到的碳納米管紗具有良好的導電、導熱及力學性能，并且具 有足夠的長度，可以廣泛的應用于電磁屏蔽電纜、印刷電路板以及各種防護 服裝的紡織等宏觀領域。

附圖說明

圖1是本技術方案實施例碳納米管紗的制備方法的流程圖。

圖2是本技術方案實施例反應室的頂視圖。

圖3是本技術方案實施例碳納米管紗的制備過程的示意圖。

圖4是本技術方案實施例的碳納米管薄膜掃描電鏡照片。

具體實施方式

以下將結合附圖詳細說明本技術方案碳納米管紗的制備方法。

請參閱圖1并結合圖3，本實施例碳納米管紗的制備方法主要包括以下 步驟：

步驟一：提供多個碳納米管陣列10，優選地，該陣列為超順排碳納米管 陣列。

請參閱圖2，本實施例中，碳納米管陣列10的制備方法采用化學氣相沉 積法，其具體步驟包括：(a)提供多個平整基底12，該基底12可選用P型、 N型硅基底12、有氧化層的硅基底12，或選用氧化鋁、石英以及鋁碳化硅 基底12，本實施例優選為采用4英寸的硅基底12；(b)在上述每個基底12 表面形成一均勻催化劑層14，所述催化劑層形成于基底的方法為電鍍方法或 濺鍍方法，該催化劑層14可選用鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)或其任意組 合的合金之一；(c)將上述多個基底12置于一傳送帶22上，上述傳送帶22 可將基底12以一定的速度連續運送到一反應室20中，其中，上述基底12 在上述傳送帶22上間隔一定的距離設置；(d)在上述反應室20中，在上述 多個基底12表面的催化劑層14上生長碳納米管陣列。