[發明專利]碳納米管場發射體及其制備方法

有效

• 申請號: 201910642092.6
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN112242279B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 柳鵬;周段亮;張春海;潛力;王昱權;郭雪偉;馬麗永;王福軍;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: H01J9/02
• 分類號: H01J9/02;H01J1/304;H01J9/18;C01B32/168
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種碳納米管場發射體的制備方法，包括：

S1，提供至少一根碳納米管線；

S2，熱處理所述至少一根碳納米管線形成至少一根石墨化的碳納米管線，該至少一根石墨化的碳納米管線具有相對的第一端部和第二端部；

S3，將所述至少一根石墨化的碳納米管線的第一端部設置在被壓扁的管狀電極的中間空隙中使所述第一端部被所述被壓扁的管狀電極的側壁夾持，焊接至少兩個所述被壓扁的管狀電極的底部固定所述第一端部，并使第二端部裸露在外作為電子發射端，進而形成碳納米管場發射體；

S4，采用電腦程序控制的激光器控制激光束切割所述至少一根石墨化的碳納米管線的第二端部形成發射尖端。

2.如權利要求1所述的碳納米管場發射體的制備方法，其特征在于，在步驟S3中，通過點焊或激光焊焊接至少兩個所述被壓扁的管狀電極將至少一根石墨化的碳納米管線的第一端部固定在所述被壓扁的管狀電極的中間空隙中。

3.如權利要求2所述的碳納米管場發射體的制備方法，其特征在于，通過點焊焊接至少兩個所述被壓扁的管狀電極將所述至少一根石墨化的碳納米管線的第一端部固定在至少兩個所述被壓扁的管狀電極的中間空隙中的方法，包括以下步驟：

S311，將所述至少一根石墨化的碳納米管線的第一端部放置在所述被壓扁的管狀電極的中間空隙中使所述第一端部被所述被壓扁的管狀電極的側壁夾持，并使所述第二端部暴露在外形成一發射單元；

S312，將所述發射單元放置在固定式焊頭和活動點焊頭之間，在壓力驅動裝置驅動下所述活動點焊頭將所述發射單元壓向所述固定式焊頭；

S313，控制點焊機輸出電壓和電流將相鄰的所述被壓扁的管狀電極焊接在一起固定所述至少一根石墨化的碳納米管線的第一端部。

4.如權利要求2所述的碳納米管場發射體的制備方法，其特征在于，通過激光焊焊接至少兩個所述被壓扁的管狀電極將所述至少一根石墨化的碳納米管線的第一端部固定在至少兩個所述被壓扁的管狀電極的中間空隙中的方法，包括以下步驟：

S321,將所述至少一根石墨化的碳納米管線的第一端部放置在所述被壓扁的管狀電極的中間空隙中使所述第一端部被所述被壓扁的管狀電極的側壁夾持，并使所述第二端部暴露在外形成一發射單元；

S322, 采用夾具夾持并固定所述發射單元；

S323,采用激光照射至所述被壓扁的管狀電極將相鄰的所述被壓扁的管狀電極焊接在一起固定所述至少一根石墨化的碳納米管線的所述第一端部。

5.如權利要求1所述的碳納米管場發射體的制備方法，其特征在于，在用激光束切割所述至少一根石墨化的碳納米管線的第二端部后，進一步包括采用超聲清所述碳納米管場發射體的步驟。

6.如權利要求1所述的碳納米管場發射體的制備方法，其特征在于，在步驟S2之后進一步包括：在所述至少一根石墨化的碳納米管線的表面沉積一碳層。

7.一種如權利要求1所述的碳納米管場發射體的制備方法制備的碳納米管場發射體，其特征在于，所述碳納米管場發射體包括至少一個發射單元，所述發射單元包括至少兩個所述被壓扁的管狀電極和至少一根石墨化的碳納米線，至少兩個所述被壓扁的管狀電極為壓扁的管狀結構，所述石墨化的碳納米線包括第一端部以及與該第一端部相對設置的第二端部，所述至少一根石墨化的碳納米線的第一端部固定在所述被壓扁的管狀電極的中間空隙中，所述至少一根石墨化的碳納米線的第二端部從至少兩個所述被壓扁的管狀電極之間露出作為電子發射端。

8.如權利要求7所述的碳納米管場發射體，其特征在于，所述碳納米管場發射體包括多個所述發射單元，多個所述發射單元層疊設置并通過焊接固定在一起。

9.如權利要求7所述的碳納米管場發射體，其特征在于，所述一個發射單元包括多根石墨化的碳納米管線，該多根石墨化的碳納米管線相互間隔設置并固定在相鄰的兩個所述被壓扁的管狀電極之間。