[實用新型]一種用于生長碳納米管的設備

有效

• 申請號: 201620998690.9
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN206188391U
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 沈宇棟;顧靈鋒;徐勝利
• 申請（專利權）人: 無錫東恒新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B32/16
• 分類號: C01B32/16;B82Y30/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本實用新型涉及一種用于生長碳納米管的設備，屬于碳納米管技術領域。

背景技術

納米管比人的頭發絲還要細1萬倍，而它的硬度要比鋼材堅硬100倍。它可以耐受6500°F（3593℃）的高溫，并且具有卓越的導熱性能。納米管既可以用作金屬導電體，比金的導電性高得多，也可以用作制造電腦芯片所必須的半導體。納米管在極低的溫度下還具有超導性。

納米管的類別有：硅納米管、單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管、功能化多壁碳納米管、短多壁碳納米管、工業化多壁碳納米管、石墨化多壁碳納米管、大內徑薄壁碳納米管、鍍鎳碳納米管。隕石碳質晶體納米管。

在納米管應用于電腦運算的發展進程中，一個重要的里程碑就是把納米管制造成電腦中所用的開關或晶體管。1998年，IBM公司所屬威特森研究中心的一個研究小組即以此為目標進行了研究。研究人員證明單個的納米管可以具有晶體管的作用，而且提高了其晶體的導電性能。

然而，應用于電腦運算也只是納米管展露其優越性的一個方面。人們可以把這些微型管粘合在一起，制成纖維或繩索，用作超導線纜，或者塑料及其他高級材料的超強加固劑。如果納米管具備極強的撓性、強度和恢復力，它們將可合成高性能的體育和航空材料。由于其強大的張力，它們具有彎而不折且能恢復原來形狀的特殊性能。

此外，納米管還可應用于最需要導熱性能的地方。例如，電動機如果采用納米管做散熱片，其中的塑料部件就不會被高溫所熔化。這種微型材料還可置入需要耐受極度高溫的材料之中，如飛機和火箭外部的嵌板等。美國國家航宇和宇航局期望將納米管置入從防熱層到宇航服等各種設施之中。

能源公司對納米管也刮目相看。納米管可以用來制造更小、更輕、效能更高的燃料電池，它還能夠用于貯存用作能源的氫氣。研究人員在平玻璃片或其他材料上把無數個納米管排列起來，讓它們看起來像一片收割的整齊麥田。日本的NEC和韓國的三星公司準備將這種由納米管組成的“田野”做成電視機的顯示屏，以取代電視機所采用的老式陰極射線管。

目前，碳納米管制備工藝主要有電弧放電法、鐳射燒蝕法以及化學氣相沉積法。其中，化學氣相沉積法以其工藝簡便、成本低、納米管可控、長度大、收集率高等特點得到廣泛研究與應用。化學氣相沉積法主要是運用納米尺度的過度金屬或其氧化物作為催化劑，在相對低的溫度下熱解含碳的氣源來制備碳納米管的。

傳統的碳納米管制備裝置中，襯底是不透氣的，當反應氣體通入時，與催化劑薄膜接觸，可以在其表面生長碳納米管，隨著碳納米管逐漸增厚，催化劑薄膜逐漸被完全淹沒，被淹沒的催化劑薄膜不能再與反應氣體接觸，起不到催化劑的作用，導致碳納米管無法繼續生長。一般當碳納米管生長至約1-2mm 后就會停止生長，這種情況下，使得碳納米管不能連續生長和垂直向下生長，生長效率較低，而且一般的制備裝置在制備碳納米管和出料時，碳納米管會附著在反應腔和出料管內壁。

中國發明專利說明書CN 103569998 A公開這樣一種碳納米管制備裝置，包括：一反應腔，所述反應腔內設置有：至少一個進氣管，每個進氣管上設有多個進氣孔；基片承載盤；至少一個出氣管，每個出氣管上設有多個出氣孔；其中，所述基片承載盤位于所述進氣管和所述出氣管之間，每個進氣管和每個出氣管可拆卸的安裝在所述反應腔中。但是這種制備裝置反應均勻性較差，在制備碳納米管和出料時，碳納米管會附著在反應腔和出料管內壁。

中國實用新型專利說明書CN 205045828 U公開這樣一種碳納米管的生產裝置，包括臥式反應腔、石英反應管、石英舟、加熱裝置、溫控柜，所述石英反應管位于所述臥式反應腔內，所述加熱裝置位于所述臥式反應腔的上方，所述溫控柜位于所述臥式反應腔的下方，該生產裝置還包括超聲振蕩器、微孔過濾器、氫氟酸洗池、高錳酸鉀反應器，所述超聲振蕩器與所述臥式反應腔相連，所述超聲振蕩器與所述微孔過濾器相連，所述微孔過濾器與所述氫氟酸洗池相連，所述氫氟酸洗池與所述高錳酸鉀反應器相連，所述高錳酸鉀反應器與所述干燥器相連。但是這種制備裝置生產效率低，反應均勻性較差，在制備碳納米管和出料時，碳納米管會附著在反應腔和出料管內壁。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種用于生長碳納米管的設備，該用于生長碳納米管的設備解決了碳納米管生長效率低、反應均勻性較差以及在制備碳納米管和出料時碳納米管會附著在反應腔和出料管內壁的問題。