[發明專利]碳納米管陣列的轉移方法及碳納米管結構的制備方法

有效

• 申請號: 201410147542.1
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN104973584B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 魏洋;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: C01B32/168
• 分類號: C01B32/168;B82Y30/00;B82Y40/00
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技術領域

本發明涉及一種碳納米管陣列的轉移方法及碳納米管結構的制備方法，尤其涉及一種碳納米管陣列的轉移方法及碳納米管膜或碳納米管線的制備方法。

背景技術

碳納米管(Carbon Nanotube, CNT)是一種由石墨烯片卷成的中空管狀物，其具有優異的力學、熱學及電學性質，因此具有廣闊的應用領域。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構。例如由多個碳納米管形成的宏觀膜狀結構，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構，即碳納米管線（Carbon Nanotube Wire）。

公告號為CN101458975B的中國發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，因此能夠較好的發揮碳納米管軸向具有的導電及導熱等各種優異性質，具有極為廣泛的產業前景，例如可以應用于觸摸屏（如中國專利CN101419518B）、液晶顯示器（如中國專利CN101498865B）、揚聲器（如中國專利CN101605289B）、加熱裝置（如中國專利CN101868066B）、薄膜晶體管（如中國專利CN101582449B）及導電線纜（如中國專利CN101499337B）等多種領域。

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連續地拉出，從而逐漸形成一個由首尾相連的碳納米管構成的碳納米管膜。然而，由于碳納米管之間僅靠范德華力相互吸引而成膜，一旦陣列的形態被破壞或改變，就有可能導致無法連續地拉出均勻的碳納米管膜，因此傳統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。

因此，碳納米管陣列的生產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制備上同樣存在上述問題。

發明內容

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移方法及碳納米管結構的制備方法。

一種碳納米管陣列的轉移方法，包括以下步驟：提供一代替基底、一生長基底及一間隔裝置，該生長基底表面具有碳納米管陣列，該碳納米管陣列的形態能夠使得一碳納米管結構可以從該碳納米管陣列中連續地拉出，該碳納米管結構包括多個首尾相連的碳納米管；將該碳納米管陣列從該生長基底轉移至該代替基底，并保持該碳納米管陣列的形態仍能夠使該碳納米管結構從該碳納米管陣列中連續地拉出，包括將該代替基底的表面接觸該碳納米管陣列遠離該生長基底的表面，并通過該間隔裝置間隔該代替基底與該生長基底；以及通過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離，從而使該碳納米管陣列與該生長基底分離，并轉移至該代替基底。

一種碳納米管結構的制備方法，包括以下步驟：提供一代替基底、一生長基底及一間隔裝置，該生長基底表面具有碳納米管陣列，該碳納米管陣列的形態能夠使得一碳納米管結構可以從該碳納米管陣列中連續地拉出，該碳納米管結構包括多個首尾相連的碳納米管；將該碳納米管陣列從該生長基底轉移至該代替基底，并保持該碳納米管陣列的形態仍能夠使該碳納米管結構從該碳納米管陣列中連續地拉出，包括：將該代替基底的表面接觸該碳納米管陣列遠離該生長基底的表面，并通過該間隔裝置間隔該代替基底與該生長基底；以及通過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離，從而使該碳納米管陣列與該生長基底分離，并轉移至該代替基底；以及從該代替基底上的碳納米管陣列拉取該碳納米管結構，該碳納米管結構包括首尾相連的碳納米管。