[发明专利]碳纳米管薄膜的制备装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一碳纳米管薄膜的制备装置及其制备方法。

背景技术

碳纳米管是九十年代初才发现的一种新型一维纳米材料(请参见“Helical microtubules of graphitic carbon”，S Iijima，Nature，vol.354，p56(1991))。碳纳米管的特殊结构决定了其具有特殊的性质，如高抗张强度和高热稳定性；随着碳纳米管螺旋方式的变化，碳纳米管可呈现出金属性或半导体性等。由于碳纳米管具有理想的一维结构以及在力学、电学、热学等领域优良的性质，其在材料科学、化学、物理学等交叉学科领域已展现出广阔的应用前景，在科学研究以及产业应用上也受到越来越多的关注。

虽然碳纳米管性能优异，具有广泛的应用，但是一般情况下制备得到的碳纳米管为颗粒状或粉末状，这对人们的应用造成了很多不便。为便于应用，需将碳纳米管制成碳纳米管薄膜。

现有的制备碳纳米管薄膜的方法主要包括：直接生长法；喷涂法或朗缪尔·布洛节塔(Langmuir Blodgett，LB)法。其中，直接生长法一般通过控制反应条件，如以硫磺作为添加剂或设置多层催化剂等，通过化学气相沉积法直接生长得到碳纳米管薄膜结构。喷涂法一般通过将碳纳米管粉末形成水性溶液并涂覆于一基材表面，经干燥后形成碳纳米管薄膜结构。然而，通过直接生长法或喷涂法获得的碳纳米管薄膜结构中，碳纳米管往往容易聚集成团导致薄膜厚度不均。

LB法一般通过将一碳纳米管溶液混入另一具有不同密度之溶液(如有机溶剂)中，利用分子自组装运动，碳纳米管浮出溶液表面形成碳纳米管薄膜结构(请参见“Homogeneous and structurally controlled thin films ofsingle-wall carbon nanotubes by the Langmuir-Blodgett technique”，Y.Kim，Synthetic metals，vol.135，p747(2003))。通过LB法制备得到的碳纳米管薄膜结构一般为均匀网状结构，碳纳米管分散均匀，不团聚，但是，碳纳米管在薄膜中仍然为无序排列，不利于充分发挥碳纳米管的性能，其应用仍然受到限制。

另外，上述几种制备碳纳米管薄膜的方法，均处于实验室阶段，试验条件要求较高，操作复杂，且无法实现连续化生产。

因此，确有必要提供一种碳纳米管薄膜的制备装置及制备方法，其操作简单，可以较大批量的生产碳纳米管薄膜，且碳纳米管在薄膜中均匀分散且择优取向排列。

发明内容

一种碳纳米管薄膜的制备装置，包括一样品台，进一步包括一基条供给装置、一载物装置及一拉伸装置依次设置于样品台一侧，其中该基条供给装置与该样品台相邻，该载物装置设置在该基条供给装置和该拉伸装置之间。

一种制备碳纳米管薄膜的方法，包括：提供一碳纳米管阵列形成于基底上，将该基底固定于样品台上；从上述碳纳米管阵列预拉出一段碳纳米管薄膜，将此碳纳米管薄膜一端粘附于基条供给装置提供的第一基条上；将上述第一基条固定于拉伸装置上，拉伸上述碳纳米管薄膜；将碳纳米管薄膜粘附于基条供给装置提供的第二基条上；提供一支撑体于载物台上，将第一基条与第二基条之间的碳纳米管薄膜粘附于支撑体上；在第一基条与支撑体之间及第二基条与支撑体之间截断碳纳米管薄膜。

与现有技术相比较，所述的碳纳米管薄膜制备装置及其制备方法，通过电脑程序控制即可以实现半自动化地大批量连续地生产碳纳米管薄膜。另外，由于利用机械拉力从碳纳米管阵列中直接拉出制得碳纳米管薄膜，碳纳米管薄膜中的碳纳米管通过范德华力结合，因此碳纳米管在薄膜中均匀分散，且择优取向排列。

附图说明

图1为本技术方案的碳纳米管薄膜制备装置示意图。

图2为采用图1中的碳纳米管薄膜制备装置制备碳纳米管薄膜的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本技术方案作进一步的详细说明。

请参见图1，本技术方案提供一种碳纳米管薄膜制备装置100，其包括一样品台110，一基条供给装置120，一载物装置130及一拉伸装置140，其中基条供给装置120、载物装置130及拉伸装置140依次设置在样品台110的一侧，基条供给装置120与样品台110相邻，载物装置130设置于基条供给装置120与拉伸装置140之间。所述基条供给装置120、载物装置130和拉伸装置140设置于所述样品台110同一侧的同一方向。