[发明专利]碳纳米管结构的制备方法

说明书

一种碳纳米管结构的制备方法，其包括以下步骤：提供一筒状碳纳米管阵列；采用一拉伸工具与该筒状碳纳米管阵列接触，从该筒状碳纳米管阵列中选定一碳纳米管片段；以及沿该筒状碳纳米管阵列的径向方向移动该拉伸工具远离该筒状碳纳米管阵列，拉取该选定的碳纳米管片段，从而形成一碳纳米管结构，该碳纳米管结构一端连接该拉伸工具，另一端连接该筒状碳纳米管阵列，在拉伸过程中，在所述碳纳米管结构与该筒状碳纳米管阵列的连接处，该筒状碳纳米管阵列的切面与该碳纳米管结构成一角度，该角度大于等于0度，小于等于60度。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管结构的制备方法。

背景技术

碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)是一种由石墨烯片卷成的中空管状物，其具有优异的力学、热学及电学性质，因此具有广阔的应用领域。由于单根碳纳米管的尺寸为纳米级，难于进行加工，为便于实际应用，人们尝试将多个碳纳米管作为原材料，制成具有较大尺寸的宏观结构。该宏观结构由多个碳纳米管组成，可以是膜状、线状或其它形状。现有技术中一般将由多个碳纳米管组成的宏观膜状结构称为碳纳米管膜(Carbon NanotubeFilm)，将由多个碳纳米管组成的宏观线状结构称为碳纳米管线(Carbon Nanotube Wire)或碳纳米管线缆(Carbon Nanotube Cable)。

姜开利等人于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国发明专利说明书中揭露了一种从碳纳米管阵列中直接拉取获得的碳纳米管绳，这种碳纳米管绳具有宏观尺度且能够自支撑，其包括多个在范德华力作用下首尾相连的碳纳米管。由于该碳纳米管绳中碳纳米管基本沿同一方向排列，因此该碳纳米管绳能够较好的发挥碳纳米管轴向具有的导电及导热等各种优异性质，具有极为广泛的应用前景。另外，与上述拉取碳纳米管绳相似地，可从碳纳米管阵列中拉取一碳纳米管膜。

现有技术中的碳纳米管阵列一般采用化学气相沉积法生长获得，具体为将一平整的圆形硅片作为基底，一表面形成一催化剂薄膜，放置于反应炉中加热，并通入碳源气及保护气体，该碳源气在硅片表面的催化剂作用下分解，并在硅片表面生长获得平面圆形的碳纳米管阵列。目前用于生长碳纳米管阵列的反应炉通常为管式反应炉。由于在上述生长过程中，管式反应炉内的气压小于炉外的大气压力，管式反应炉的炉壁将承受向内的压力，使该管式反应炉的内径难以做到很大。一般地，当管式反应炉的直径为10英寸，长度为2米，内部气压为10托(Torr)时，内外壁压力差为5万牛顿。而当管式反应炉的直径增加到40英寸时，内外壁压力差可达到20万牛顿。并且，当直径增加时，由于管式反应炉的炉壁曲率下降，其支撑作用也会减弱，使管式反应炉的稳定性和使用寿命受到影响。

因此，当采用圆形硅片作为基底在管式反应炉内生长碳纳米管阵列时，该圆形硅片的最大直径受到管式反应炉内的直径的限制，使生长于其上的碳纳米管阵列的最大直径亦受到限制，从而使从该圆形硅片生长的碳纳米管阵列中拉取的碳纳米管结构的尺寸，如碳纳米管膜的宽度、面积或碳纳米管绳的长度受到限制。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种能够获得尺寸较大的碳纳米管结构的制备方法。

一种碳纳米管结构的制备方法，其包括以下步骤：提供一筒状碳纳米管阵列；采用一拉伸工具与该筒状碳纳米管阵列接触，从该筒状碳纳米管阵列中选定一碳纳米管片段；以及沿该筒状碳纳米管阵列的径向方向移动该拉伸工具远离该筒状碳纳米管阵列，拉取该选定的碳纳米管片段，从而形成一碳纳米管结构，该碳纳米管结构一端连接该拉伸工具，另一端连接该筒状碳纳米管阵列，在拉伸过程中，在所述碳纳米管结构与该筒状碳纳米管阵列的连接处，该筒状碳纳米管阵列的切面与该碳纳米管结构成一角度，该角度大于等于0度，小于等于60度。

相较于现有技术，由于该碳纳米管阵列为筒状，因此在相同的现有反应炉中制备的该筒状碳纳米管阵列比平面碳纳米管阵列具有更大的尺寸，使从中拉取获得的碳纳米管结构也具有更大的尺寸。

附图说明