[發(fā)明專利]碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移方法及碳納米管結(jié)構(gòu)的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410124924.2
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN104944408B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏洋;魏浩明;姜開利;范守善
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
• 主分類號: C01B32/16
• 分類號: C01B32/16;B82Y30/00;B82Y40/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移方法及碳納米管結(jié)構(gòu)的制備方法，尤其涉及一種碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移方法及碳納米管膜或碳納米管線的制備方法。

背景技術(shù)

碳納米管(Carbon Nanotube, CNT)是一種由石墨烯片卷成的中空管狀物，其具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)及電學(xué)性質(zhì)，因此具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。由于單根碳納米管的尺寸為納米級，難于加以利用，人們嘗試將多個碳納米管作為原材料，制成具有較大尺寸的宏觀碳納米管結(jié)構(gòu)。例如由多個碳納米管形成的宏觀膜狀結(jié)構(gòu)，即碳納米管膜（Carbon Nanotube Film），以及由多個碳納米管形成的宏觀線狀結(jié)構(gòu)，即碳納米管線（Carbon Nanotube Wire）。

公告號為CN101458975B的中國發(fā)明專利中揭露了一種從碳納米管陣列中直接拉取獲得的碳納米管膜，這種碳納米管膜具有較好的透明度，且具有宏觀尺度并能夠自支撐，其包括多個在范德華力作用下首尾相連的碳納米管。由于這種直接從陣列中拉取獲得的碳納米管膜中碳納米管基本沿同一方向延伸，因此能夠較好的發(fā)揮碳納米管軸向具有的導(dǎo)電及導(dǎo)熱等各種優(yōu)異性質(zhì)，具有極為廣泛的應(yīng)用前景，例如可以應(yīng)用于觸摸屏、液晶顯示器、揚聲器、加熱裝置、薄膜晶體管、發(fā)光二極管及導(dǎo)電線纜等多種領(lǐng)域。

這種特殊的碳納米管膜的形成原理是超順排生長的碳納米管陣列中碳納米管之間通過范德華力緊密結(jié)合，使在拉取部分碳納米管時，與之相鄰的碳納米管由于范德華力的作用可以首尾相連的被拉出，從而逐漸形成一個由首尾相連的碳納米管構(gòu)成的碳納米管膜。然而，由于碳納米管之間僅靠范德華力相互吸引而成膜，一旦陣列的形態(tài)被破壞或改變，就有可能導(dǎo)致無法拉出均勻的碳納米管膜，因此傳統(tǒng)的做法是在生長基底（一般是單晶硅片）表面生長陣列之后，直接對生長基底上的碳納米管陣列進行碳納米管膜的拉取作業(yè)。

因此，碳納米管陣列的生產(chǎn)者實際是將陣列連同生長基底一并提供給客戶。然而，這不但使生長基底的回收周期變長，不利于快速投入到新陣列的生長，也容易使昂貴的單晶硅片在運輸途中遭到破壞而報廢。另外，也可通過相同原理從碳納米管陣列中拉取獲得碳納米管線，而碳納米管線在生產(chǎn)制備上同樣存在上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種能夠解決上述問題的碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移方法及碳納米管結(jié)構(gòu)的制備方法。

一種碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移方法，包括以下步驟：提供一代替基底及一生長基底，該生長基底表面具有碳納米管陣列，該碳納米管陣列靠近該生長基底的表面為第一表面，遠(yuǎn)離該生長基底的表面為第二表面，該碳納米管陣列的形態(tài)能夠使得一碳納米管結(jié)構(gòu)從該碳納米管陣列中拉出；將該代替基底設(shè)置在該碳納米管陣列的第二表面，并使該代替基底與該碳納米管陣列的第二表面之間具有水；使位于該代替基底與該碳納米管陣列的第二表面之間的水變?yōu)楸煌ㄟ^移動該代替基底與該生長基底中的至少一方，使該代替基底與該生長基底相遠(yuǎn)離，從而使該碳納米管陣列與該生長基底分離，并轉(zhuǎn)移至該代替基底；以及通過升溫去除位于該代替基底與該碳納米管陣列之間的冰，去除冰后該碳納米管陣列的形態(tài)仍能夠使得一碳納米管結(jié)構(gòu)從該碳納米管陣列中連續(xù)地拉出，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個首尾相連的碳納米管。

一種碳納米管結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：提供一代替基底及一生長基底，該生長基底表面具有碳納米管陣列，該碳納米管陣列靠近該生長基底的表面為第一表面，遠(yuǎn)離該生長基底的表面為第二表面，該碳納米管陣列的形態(tài)能夠使得一碳納米管結(jié)構(gòu)從該碳納米管陣列中拉出；將該代替基底設(shè)置在該碳納米管陣列的第二表面，并使該代替基底與該碳納米管陣列的第二表面之間具有水；使位于該代替基底與該碳納米管陣列的第二表面之間的水變?yōu)楸煌ㄟ^移動該代替基底與該生長基底中的至少一方，使該代替基底與該生長基底相遠(yuǎn)離，從而使該碳納米管陣列與該生長基底分離，并轉(zhuǎn)移至該代替基底；通過升溫去除位于該代替基底與該碳納米管陣列之間的冰，去除冰后該碳納米管陣列的形態(tài)仍能夠使得一碳納米管結(jié)構(gòu)從該碳納米管陣列中連續(xù)地拉出；以及從該代替基底上的碳納米管陣列拉取該碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個首尾相連的碳納米管。