[發(fā)明專利]負(fù)載在鋁基體上的碳納米管薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910068471.5
• 申請日: 2009-04-14
• 公開（公告）號: CN101532132A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊全紅;郭敏;張少波
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C20/00;C25D11/04;C25D11/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所
• 代理人: 王 麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于碳納米管薄膜的制備領(lǐng)域。特別涉及一種負(fù)載在鋁基體上的碳納米管薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

碳納米管具有獨特的結(jié)構(gòu)，碳原子的p電子形成大范圍的離域π鍵，由于共軛效應(yīng)顯著，碳納米管具有一些特殊的電學(xué)性質(zhì)。在特定結(jié)構(gòu)下，碳納米管表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性，電導(dǎo)率可以達(dá)到銅的1萬倍。由于碳納米管膜既導(dǎo)電又透明，具有很好的柔韌性和較大表面積，非常適合做有機(jī)發(fā)光二極管、平板顯示器的透明電極以及太陽能電池的電極。所制備的碳納米管透明導(dǎo)電膜可以作為ITO(銦錫氧化物)的替代品。ITO是目前最常用的透明導(dǎo)電膜，即一種具有優(yōu)良導(dǎo)電性以及較高光透過率的膜。但是，ITO的成本昂貴，銦在自然界的含量又少，而且是有毒物質(zhì)，這就促使人們研究開發(fā)能夠替代ITO的材料。除此以外，碳納米管膜在電磁屏蔽方面也有潛在的市場前景，比如在陰極射線管中，薄膜避免了摩擦，可以更為有效的發(fā)揮作用。美國弗吉尼亞州立大學(xué)開發(fā)出一種由塑料、碳納米管和發(fā)泡劑組成的電磁屏蔽材料。這種新型納米復(fù)合材料還可防止腐蝕，而且比金屬更便宜。對重量特輕的導(dǎo)電納米復(fù)合材料的研究表明，僅僅含有1％～2％的碳納米管即可使電導(dǎo)率提高10個數(shù)量級。碳納米管膜還可應(yīng)用在平面白熾源方面。由于碳納米管膜強(qiáng)烈地吸收引起局部加熱的微波輻射，可以利用廚房微波爐焊接樹脂玻璃。納米光膜的透明度和電導(dǎo)率都不受焊接處理的影響，所以將其作為透明加熱元素加入汽車玻璃中成為它的另一個潛在的應(yīng)用。另外，碳納米管膜產(chǎn)生極低的電子噪聲，溫度對電導(dǎo)率的影響也極小。這些性能又為其在高品質(zhì)傳感器方向的應(yīng)用提供了可能。

因此，碳納米管薄膜，特別是單壁碳納米管薄膜的制備已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。常用的制備方法有真空過濾法、濺射噴涂法、溶劑蒸發(fā)法、旋轉(zhuǎn)噴涂法、L-B沉積及電泳沉積法等。并有人嘗試加入聚合物用以改善薄膜的機(jī)械性能和電學(xué)性能，如聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯等，但可能對光透過率有一定的負(fù)面影響。而上述這些方法又有著不可避免的缺點。如大面積膜的均勻性、平整度，成膜的效率，膜厚的控制等方面。常用的真空過濾法又對濾膜有一定的限制，而且實現(xiàn)其進(jìn)一步應(yīng)用還應(yīng)考慮轉(zhuǎn)移技術(shù)，將碳納米管膜轉(zhuǎn)移到指定的基體上，操作工藝復(fù)雜；濺射噴涂法和旋轉(zhuǎn)噴涂法又需要昂貴的設(shè)備；溶劑蒸發(fā)法所制備的薄膜均勻性受到一定的限制。本發(fā)明介紹了一種負(fù)載在鋁基體上的碳納米管薄膜及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在于提供一種負(fù)載在鋁基體上的碳納米管薄膜及其制備方法，該碳納米管膜的導(dǎo)電性好，透光率高，具有良好的應(yīng)用前景。其制備過程簡單，易于控制，成膜均勻。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)的。

本發(fā)明負(fù)載在鋁基體上的碳納米管薄膜，其中，所述的基體為經(jīng)過陽極氧化，其氧化膜孔徑為15-200nm，厚度為5-100μm的鋁基體，在鋁基體上負(fù)載的薄膜是由直徑為0.5-20nm的碳納米管和單鏈DNA構(gòu)成，此單鏈DNA為5-60個鳥嘌呤(G)或者5-60個胸腺嘧啶(T)或者兩種堿基的組合，碳納米管薄膜的厚度為2-500nm，方塊電阻值為0.5-50kΩ/sq。

負(fù)載在鋁基體上的碳納米管薄膜的制備方法，步驟如下：

1、制備碳納米管DNA溶液：取0.1-10.0mg/mL的含有5-60個鳥嘌呤(G)或者5-60個胸腺嘧啶(T)或者兩種堿基組合的單鏈DNA水溶液，直徑0.5-20nm的碳納米管，按碳納米管的質(zhì)量毫克數(shù)與單鏈DNA水溶液的體積毫升量比為1∶1-1∶10配制后，在冰水浴中以功率10-200W超聲破碎處理0.5-6.0小時，8000-20000r/min離心分離30-60分鐘，去除沉淀物后得到碳納米管DNA溶液。

2、鋁基體的氧化：將鋁基體進(jìn)行陽極氧化，得到氧化膜孔徑為15-200nm，厚度5-150μm的鋁基體；

3、將步驟2中干燥的鋁基體浸沒到步驟1制備的碳納米管溶液中，溶液溫度為10-80℃，pH值在5-7之間，靜置0.5-96h后取出，碳納米管在鋁表面自組裝形成厚度為2-500nm、方塊電阻為0.5-50kΩ/sq的導(dǎo)電膜。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：制備過程簡單，不需要昂貴的設(shè)備，制得的單壁碳納米管膜均勻、穩(wěn)定，具有一定的導(dǎo)電性和透光性。

附圖說明

附圖1為實施例3所制備的負(fù)載在鋁基體上的碳納米管薄膜的SEM圖像，表明負(fù)載在鋁基體上的是一個平整均勻的碳納米管薄膜。

附圖2為實施例3所制備的負(fù)載在鋁基體上的碳納米管薄膜的SEM圖像，表明負(fù)載在鋁基體上的是一個平整均勻的碳納米管薄膜。