[發明專利]碳納米管絞線及其制備方法

有效

• 申請號: 200910109047.0
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101964229A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 劉鍇;周睿風;孫穎慧;姜開利;劉亮;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: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B5/02;H01B1/04;B81C5/00;B81B3/00;C01B31/02
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技術領域

本發明涉及一種絞線及其制備方法，尤其涉及一種基于碳納米管的絞線及其制備方法。

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，目前基本上都是在微觀尺度下應用碳納米管，操作較困難。所以，將碳納米管組裝成宏觀尺度的結構對于碳納米管的宏觀應用具有重要意義。

Baughman等人在2008年7月17日公開的美國第US20080170982號公開專利中揭露了一種碳納米管絞線的制備方法，如該專利的圖2所示，其以扭轉拉伸的方式從碳納米管陣列中邊扭轉邊拉取，從而獲得一碳納米管絞線。該碳納米管絞線中，碳納米管繞絞線的軸向螺旋排列。

然而，以扭轉拉取的方式形成碳納米管絞線的過程中，由于碳納米管陣列對該碳納米管絞線提供的拉力有限，該絞線內部的碳納米管間仍然具有較大間隙，從而使該碳納米管絞線的密度較低，拉伸應力(tensile?stress)仍需進一步提高。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種具有較高密度及拉伸應力的碳納米管絞線及其制備方法。

一種碳納米管絞線的制備方法，其包括以下步驟：提供至少一碳納米管膜，該碳納米管膜包括多個通過范德華力首尾相連的碳納米管，該多個碳納米管的軸向基本沿同一方向延伸；沿碳納米管的軸向施加兩個相反外力作用于該至少一碳納米管膜，使該至少一碳納米管膜中至少部分的碳納米管在該外力拉力的作用下沿碳納米管軸向繃直；以及扭轉該至少一碳納米管膜，獲得一碳納米管絞線。

一種碳納米管絞線的制備方法，其包括以下步驟：提供至少一碳納米管陣列；采用至少一拉伸工具分別從該至少一碳納米管陣列中拉取獲得至少一碳納米管膜，所述拉伸工具與該碳納米管膜的一端固定，該碳納米管膜的另一端與所述碳納米管陣列相連接，該碳納米管膜中的碳納米管的軸向基本沿拉伸方向延伸；提供至少一支撐體；將該拉取獲得的碳納米管膜通過該至少一支撐體支撐；通過所述拉伸工具與至少一支撐體對該碳納米管膜施加兩個方向相反且平行于該碳納米管膜中碳納米管的軸向的拉力，使該至少一碳納米管膜中至少部分碳納米管在該拉力的作用下沿碳納米管軸向繃直；以及扭轉所述碳納米管膜，形成一碳納米管絞線。

一種碳納米管絞線，其包括：多個通過范德華力首尾相連的碳納米管，該多個碳納米管繞該碳納米管絞線的軸向螺旋狀旋轉排列，其中，該碳納米管絞線的力學拉伸應力大于1200Mpa。

與現有技術比較，所述的碳納米管絞線及其制備方法通過先對從碳納米管陣列中拉取獲得的碳納米管膜施加力的作用，然后扭轉碳納米管膜形成碳納米管絞線，其中，所施加的力可使該碳納米管膜中的碳納米管繃直。當該碳納米管繃直后，相鄰的碳納米管之間的間隙減小，從而使形成的碳納米管絞線具有更高的密度及拉伸應力。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例碳納米管絞線的制備方法的流程圖。

圖2是本發明第一實施例碳納米管絞線的制備方法的過程示意圖。

圖3是形成本發明第一實施例碳納米管絞線的碳納米管膜的掃描電鏡照片。

圖4是圖3的碳納米管膜中碳納米管片段的結構示意圖。

圖5是本發明第二實施例碳納米管絞線的制備方法的流程圖。

圖6是本發明第二實施例碳納米管絞線的制備方法的過程示意圖。

圖7是本發明第二實施例同時拉取多個碳納米管陣列制備碳納米管絞線的過程示意圖。

圖8是本發明第二實施例有機溶劑處理的過程示意圖。

圖9是本發明第三實施例碳納米管絞線的制備方法的流程圖。

圖10是本發明第三實施例碳納米管絞線的制備方法的過程示意圖。

圖11是本發明第四實施例碳納米管絞線的制備方法的流程圖。

圖12是本發明第四實施例碳納米管絞線的制備方法的俯視示意圖。

圖13是本發明實施例碳納米管絞線的掃描電鏡照片。

具體實施方式

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例碳納米管絞線的結構及其制備方法。

請參閱圖1及圖2，本發明第一實施例中碳納米管絞線10的制備方法主要包括以下步驟：

步驟一：提供至少一碳納米管膜100。