[發明專利]碳納米管線狀結構及其制備方法

無效

• 申請號: 200910107679.3
• 申請日: 2009-06-04
• 公開（公告）號: CN101905878A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 馮辰;姜開利;范守善
• 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: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82B3/00
• 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結構及其制備方法，尤其涉及一種碳納米管線狀結構及其制備方法。

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。但是，現有技術中碳納米管的應用主要是碳納米管在微觀尺度上的應用，而且操作較困難。所以，使碳納米管具有宏觀尺度的結構并在宏觀上應用具有重要意義。

碳納米管線狀結構是碳納米管宏觀結構中的一種。碳納米管線狀結構由多個碳納米管組成，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。

Baughman等人于2005年11月9日公開的，公開號為WO?2007/015710A2，標題為“THE?FABRICATION?AND?APPLICATION?OF?NANOFIBERRIBBONS?AND?SHEETS?AND?TWISTED?AND?NONTWISTED?NANOFIBERYARNS”的PCT國際專利申請中揭示了一種碳納米管線狀結構的制備方法，其包括以下步驟：陣列化納米纖維以提供一充分平行排列的納米纖維陣列；從所述納米纖維陣列中抽出所述納米纖維，獲得一納米纖維膜；扭轉該納米纖維膜得到一納米纖維紗。然而，上述方法中納米纖維紗的直徑受到納米纖維陣列尺寸的限制。由于生長納米纖維陣列的基底為硅片，且由于硅片制備工藝的限制，較大尺寸的硅片較難取得，而納米纖維陣列的生長面積與生長該納米纖維陣列的硅片尺寸有關；也就是說較難獲得較大生長面積的納米纖維陣列。因此，上述方法獲得的納米纖維紗的直徑較小，機械強度及韌性不夠好，限制了該納米纖維紗的實際應用。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種直徑較大，具有較好的機械強度及韌性的碳納米管線狀結構及其制備方法。

一種碳納米管線狀結構，其包括多個通過范德華力首尾相連的碳納米管，且該多個碳納米管沿該碳納米管線狀結構的軸向擇優取向排列或沿該碳納米管線狀結構的軸向螺旋排列。

一種碳納米管線狀結構的制備方法，包括以下步驟：提供多個共面設置的碳納米管陣列；分別從所述多個碳納米管陣列中拉取多個碳納米管，以獲得多個碳納米管膜；將所述多個碳納米管膜在一基準處匯合；以及合并處理所述匯合的多個碳納米管膜，獲得一個碳納米管線狀結構。

與現有技術相比較，本發明實施例提供的碳納米管線狀結構的制備方法，利用分別從多個碳納米管陣列獲得多個碳納米管膜，再將該多個碳納米管膜同時處理為一個碳納米管線狀結構的方法，該碳納米管線狀結構的直徑不受單個碳納米管陣列大小的限制，且具有較好的機械強度及韌性。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例提供的碳納米管線狀結構的制備方法的流程圖。

圖2是本發明第一實施例提供的生長有碳納米管陣列的基底的示意圖。

圖3是本發明第一實施例提供的碳納米管線狀結構的制備過程示意圖。

圖4是本發明第二實施例提供的碳納米管線狀結構的制備過程示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖以及具體實施例對本發明提供的碳納米管線狀結構及其制備方法作進一步的詳細說明。

請一并參閱圖1、圖2及圖3，本發明第一實施例提供一種碳納米管線狀結構的制備方法，該制備方法主要包括以下步驟：

步驟S?101：提供多個共面設置的碳納米管陣列10。

具體地，所述多個碳納米管陣列10分別形成于多個基底12上。所述多個基底12分別具有一第一表面122及與該第一表面122相對的第二表面124。每個基底12的第一表面122上生長有碳納米管陣列10。每個基底12的第二表面124均固定設置于同一平面上。該多個形成有碳納米管陣列10的基底12可以在一個平面內排列成直線形、弧形、鋸齒形或其它形狀。該形成有碳納米管陣列10的基底12的數量不限。本實施例中，包括三個形成有碳納米管陣列10的基底12，且該三個基底12排列成直線形。

所述碳納米管陣列10由多個碳納米管組成，該碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或多種。本實施例中，該多個碳納米管為多壁碳納米管，且該多個碳納米管基本上相互平行，不含雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。所述碳納米管陣列10的制備方法不限，可采用化學氣相沉積法或其它方法制得。優選地，該碳納米管陣列10為超順排碳納米管陣列10。