[發明專利]碳納米管材料，用于生產和處理該碳納米管材料的方法

在審

• 申請號: 201880006514.4
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN110300726A
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 約翰·布爾默;弗朗西斯科·奧羅茲科;圖里德·格斯帕恩;馬丁·斯帕克斯;威廉·奧尼爾;詹姆斯·埃利奧特;克日什托夫·科齊奧爾
• 申請（專利權）人: 劍橋企業有限公司
• 主分類號: C01B32/158
• 分類號: C01B32/158;C01B32/17;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立;丁惠敏

在用于處理碳納米管基材料的方法中，將碳納米管基材料懸浮在氧化氣氛中。用電磁輻射照射照射部分以加熱照射部分，照射部分不與任何支撐表面直接接觸。熱遠離照射部分連續傳導到碳納米管基材料的非照射部分。在氧化氣氛中的這種加熱引起碳納米管基材料中無定形碳、部分有序非管狀碳和/或有缺陷的納米管的至少部分氧化和至少部分去除，留下包括剩余碳納米管的布置的經處理材料。

該材料基于空軍科學研究辦公室支持的工作，授予編號為FA9550-14-1-0070P0002。

發明背景

技術領域

本發明涉及碳納米管基材料，生產碳納米管基材料的方法和處理碳納米管基材料的方法。

背景技術

已知用于生產高質量碳納米管基材料的工藝。例如，US 2013/0228830建立在經由浮動催化劑CVD方法生產碳納米管和相關雜質的氣凝膠的工藝的基礎上，并且然后將氣凝膠固結成纖維或膜。US 2013/0228830公開通過向纖維施加丙酮氣溶膠進一步致密化纖維，隨后通過蒸發去除丙酮，并且從而引起纖維的進一步致密化。另外，US2013/0228830提出通過激光照射處理纖維。使用紅外(波長15000nm)600W CO2脈沖激光照射整個纖維樣品達10ms、20ms、30ms、50ms、100ms或300ms。這具有通過熔化、蒸發或爆炸雜質而燒蝕纖維中的雜質的效果。從該解釋可理解，激光照射在真空或惰性氣氛中進行。在US 2013/0228830中解釋30ms的照射效果，其為碳納米管的致密化和排列的改善。

US 7,973,295公開了制備CNT膜的工藝，用功率密度大于0.1×10⁴W/m²的激光照射CNT膜，從而將CNT膜轉化為透明CNT膜。在該過程中，通過在襯底上形成超對準的CNT陣列并通過用膠帶拉動而去除CNT陣列來制造CNT膜。因此，CNT膜在氧化氣氛中進行的輻射過程期間被支撐在襯底上。US 8,889,217提供類似的公開內容。

US 7,659,139公開了使用激光照射在襯底上形成為膜的半導體和金屬CNT的混合物的工藝，以便憑借激光能量的共振吸收選擇性地破壞半導體或金屬CNT。

US 7,880,376公開了通過電泳(例如，在襯底上)形成CNT墊。然后CNT墊經受激光處理，以促進它們在場發射器件中的效用。US 7,341,498提供類似的公開內容。

在學術文獻中，報道了與碳納米管的激光照射效果有關的各種工作。下面論述這些文獻中的一些。

Ajayan等人(2002年)公開了常規照相閃光對單壁碳納米管(SWCNT)的影響。他們的測試在含有SWCNT、多壁碳納米管(MWCNT)、石墨粉、蓬松煙灰、C₆₀和金屬催化劑顆粒的樣品上進行。他們的工作表明，SWCNT點燃并氧化，留下多壁碳納米管(MWCNT)、石墨粉、蓬松煙灰、C₆₀和氧化金屬催化劑顆粒。Braidy等人(2002年)提供類似的公開內容。

Yudasaka等人(2003年)公開了SWCNT的光輔助氧化工藝。用H₂O₂處理SWCNT并用光照射SWCNT。使用HiPco(高壓一氧化碳)工藝形成SWCNT，并通過O₂處理和HCl處理將其純化以去除Fe顆粒。CNT與H₂O₂水溶液混合，并在此期間經受激光照射。混合物的溫度高達70℃。這項工作似乎表明，由于激光照射，SWCNT的氧化得到增強，而且該過程為直徑選擇性的。

Kichambare等人(2001)公開了使用具有不同能量注量的激光脈沖在空氣中激光照射CNT。通過微波CVD生長CNT作為在鍍Fe的Si襯底上的膜。將CNT轉變為亞微米大小的板和花椰菜型碳沉積物的聚集體。拉曼分析表明，由于納米管曲率引起的無序，通過激光照射處理減小純CNT中2700cm^-1處的峰。