[發明專利]超強碳納米管管束及其制備方法和包含該超強碳納米管管束的器件或裝置

有效

• 申請號: 201710128785.4
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN107043099B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 魏飛;白云祥;朱振興;謝歡歡
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01B32/16
• 分類號: C01B32/16;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 蔡蓉

1.一種超強碳納米管管束，其特征在于，所述碳納米管管束是由多根取向一致，結構連續的超長碳納米管組成；

其中，所述超長碳納米管的直徑為0.7～5nm，長度為1mm～100cm，數量為2～50,000,000CNTs/束。

2.根據權利要求1所述的超強碳納米管管束，其特征在于，所述碳納米管管束是由初始應力相近的多根超長碳納米管組成。

3.權利要求1或2所述的超強碳納米管管束的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(a)將負載有催化劑、且帶有狹槽的生長基底以及引流件置于反應器中；

(b)向反應器中通入還原氣體；

(c)通入碳源氣體和載氣混合氣體，并加熱反應；

(d)通入還原性氣體，并將反應體系降溫，得到超長碳納米管管束；

(e)將表面生長有超長碳納米管管束的生長基底取出，將生長基底的狹槽處懸空的超長碳納米管管束以探針支撐；然后，對超長碳納米管管束進行預處理，并通過碳納米管的自發弛豫收縮自組裝，調整其所包含的多根超長碳納米管的初始應力至近乎一致，即得超強碳納米管管束。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述引流件設置于生長基底的兩側。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述引流件為楔形、圓柱形、棱錐性或者棱柱形中的一種。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述引流件為石英、陶瓷、藍寶石或者硅材質引流件。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(a)中所述催化劑為Fe、Mo、Co、Cu或Ni中的單一金屬，或者兩種及以上金屬的合金/混合催化劑。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑通過按壓、光刻蝕、旋涂、蒸鍍或者管壁預沉積負載于所述生長基底。

9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(c)中所述加熱反應的溫度為800～1200℃，溫度波動范圍≤±1℃。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，加熱反應過程中，反應體系內壓力為恒正壓，壓力波動范圍≤±1Pa。

11.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述碳源氣體為高純氣體，且硫化物濃度＜0.3μL/L，砷化物濃度＜0.3μL/L。

12.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，加熱反應過程中，反應氣流為截面上均勻分布的穩定氣流，徑向擾動≤±3mm。

13.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(e)中所述預處理為破斷、松弛或者抖動。

14.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述調整的對象為纖維束、繩、帶、膜或者紙中的至少一種。

15.包含權利要求1或2所述超強碳納米管管束的器件或裝置。