[发明专利]碳纳米管膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一碳纳米管膜的制备方法。

背景技术

碳纳米管是一种由石墨烯片卷成的中空管状物。碳纳米管具有优异的力学、热学及电学性质，其应用领域非常广阔。例如，碳纳米管可用于制作场效应晶体管、原子力显微镜针尖、场发射电子枪、纳米模板等。上述技术中碳纳米管的应用主要是碳纳米管在微观尺度上的应用，操作较困难。因此，使碳纳米管具有宏观尺度的结构并在宏观上应用具有重要意义。

为克服上述问题，范守善等人在2008年8月12日公开的第CN101239712号专利申请揭示了一种包括多个碳纳米管且具有宏观尺度的碳纳米管薄膜及其制备方法。该碳纳米管薄膜的制备方法主要包括以下步骤：阵列化碳纳米管以提供一平行排列的碳纳米管阵列；从所述碳纳米管阵列中沿一个方向拉取碳纳米管，获得一碳纳米管薄膜。

按上述专利申请所述的方法制备碳纳米管薄膜时，从碳纳米管阵列中拉出的碳纳米管膜基本为透明，但当所述碳纳米管薄膜被拉取时的拉取速度较快时，所述碳纳米管薄膜会会有黑线产生甚至破裂或断裂，从而难以快速得到高质量的碳纳米管薄膜。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能快速制备高质量碳纳米管膜的制备方法。

一种碳纳米管膜的制备方法，其包括：提供一基底及一形成在该基底上的碳纳米管阵列；将所述碳纳米管阵列连同基底放置于一拉膜空间，并使该拉膜空间内的气压小于等于0.9个标准大气压；从所述碳纳米管阵列拉取一碳纳米管膜。

与现有技术相比较，由于所述碳纳米管膜的制备过程在气压小于等于0.9个标准大气压的所述拉膜空间进行，该拉膜空间内的气体密度较小，空气扰动的强度较弱。从而使所述碳纳米管膜能够以较快的速度被拉出且具有较好的质量，提高了该碳纳米管膜的制备速度与效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的碳纳米管膜制备方法的流程示意图。

图2为用图1中的碳纳米管膜制备方法制备碳纳米管膜的示意图。

图3为图2中碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图4为本发明第二实施例提供的碳纳米管膜制备方法的流程示意图。

主要元件符号说明

基底            10

碳纳米管阵列    20

样品台          30

碳纳米管膜      40

拉膜装置        50

粘性基条        51

支撑体          60

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例提供的碳纳米管膜的制备方法。

请参见图1及图2，本发明第一实施例提供一碳纳米管膜40的制备方法，其包括如下步骤：

步骤S110，提供一基底10及一形成在该基底10上的碳纳米管阵列20。为使所述基底10更好地定位及被支撑，所述基底10可固定于一样品台30表面。具体地，该基底10可通过卡扣、粘结等固定方式固定在该样品台30表面。

所述碳纳米管阵列20为一超顺排碳纳米管阵列20，该超顺排碳纳米管阵列20的制备方法采用化学气相沉积法、激光诱导气相沉积法或者其他方法。在本实施例中，该超顺排碳纳米管阵列20的制备方法采用化学气相沉积法，其具体步骤包括：提供一平整基底10，该基底10可选用P型或N型硅基底10，或选用形成有氧化层的硅基底10，本实施例优选为采用4英寸的硅基底10；在基底10表面均匀形成一催化剂层，该催化剂层材料可选用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或其任意组合的合金之一；将上述形成有催化剂层的基底10在300摄氏度～900摄氏度(如700摄氏度)的空气中退火约30分钟～90分钟；将处理过的基底10置于反应炉中，在保护气体环境下加热到500摄氏度～900摄氏度(如740摄氏度)，然后通入碳源气体反应约5～30分钟，生长得到超顺排碳纳米管阵列20。该超顺排碳纳米管阵列20为多个彼此平行且垂直于基底10生长的碳纳米管形成的纯碳纳米管阵列20，其高度为2微米～10毫米，优选为100微米～900微米。通过上述控制生长条件，该超顺排碳纳米管阵列20中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。该碳纳米管阵列20中的碳纳米管彼此通过范德华力紧密接触形成阵列。本实施例中碳源气可选用乙炔等化学性质较活泼的碳氢化合物，保护气体可选用氮气、氨气或惰性气体。可以理解，所述碳纳米管阵列的生长方法不限于上述具体方法，通过调整化学气相沉积方法的具体条件得到的其他方法，只要能够生长出适于从中拉取碳纳米管膜的碳纳米管阵列即可。