[发明专利]制造方法

说明书

本发明涉及一种用于例如在基材上产生氮化硼纳米管的工艺。氮化硼纳米管可以以膜的形式被提供在基材上。该工艺使用包含硼颗粒的油墨，且本发明还涉及该油墨。本发明还涉及涂布有根据本发明产生的氮化硼纳米管的基材，且涉及这样的基材的实际应用。 

背景

已经发现氮化硼纳米管(BNNT)展示许多令人关注的和实际上有用的性质，且因此BNNT已经吸引了越来越多的关注。这样的性质包括： 

■极好的热导率； 

■极好的机械性质； 

■强的抗氧化性和高温稳定性(高温时是化学上有利的)； 

■稳定的宽带隙(接近6eV)； 

■极好的辐射屏蔽(由于同位素¹⁰B的存在)； 

■极好的压电性质；和 

■光电子性质。 

由于这样的非同寻常的价值和期望的性质，BNNT具有多种潜在应用。然而，典型的要求则是需要提供高纯度和大量的BNNT，且在所选择的位置(这对于集成到功能装置中是关键的)处的薄膜具有适当高的密度和具有适当高的纯度。此外，还重要的是，BNNT可以商业化生产规模和经济地来提供。本发明设法提供一种用于提供满足这些各种要求的BNNT的工艺。在本发明的一个实施方式中，在基材上产生BNNT。 

因此，在一个实施方式中，本发明提供了一种用于产生氮化硼纳米管 的工艺，所述工艺包括加热包含硼颗粒和金属化合物的液体组合物，其中在800-1300℃的温度下在使氮化硼纳米管生长的包含氮的气态气氛中进行加热，且其中所述硼颗粒具有小于100nm的平均粒度，且其中所述金属化合物被选择为使得其在加热期间促进氮化硼纳米管的生长。所述液体组合物包括硼颗粒分散在其中的媒介物。所述金属化合物可以分散或优选地溶解在媒介物中。 

在本发明的该实施方式中，BNNT可以通过在合适的容器/舟皿中加热油墨而以松散的形式(簇)生长。油墨中的媒介物在加热期间迅速气化(如果使用乙醇，则这在约90℃下气化)。固体B和金属纳米微粒沉淀，且它们在1100℃下与氮气反应。然后可以收获BNNT并在需要时使用。 

根据本发明，可以通过将硼颗粒和金属化合物施用至基材来使BNNT在基材上生长，至少硼颗粒以液体制剂的形式被提供。本发明将特定着重于该实施方式来讨论，但是应明白，大量的以下讨论将对其中BNNT从液体组合物的主体内部生长而不是在基材的表面上生长的实施方式具有适用性。 

因此，在一个实施方式中，本发明提供了一种用于在基材上产生氮化硼纳米管的工艺，所述工艺包括以下步骤： 

(a)向基材施用金属化合物和硼颗粒，硼颗粒具有小于100nm的平均粒度，且其中硼颗粒以包含分散在媒介物中的硼颗粒的液体组合物的形式被施用； 

(b)在800-1300℃的温度下，在包含氮的气态气氛中加热所述基材，由此使氮化硼纳米管在所述基材上生长；并且 

其中所述金属化合物被选择为使得其在加热步骤(b)期间促进所述氮化硼纳米管的生长。 

在另一个实施方式中，本发明提供了一种用于在基材上产生氮化硼纳米管的工艺，所述工艺包括以下步骤： 

(a)用溶解或分散在媒介物中的金属化合物涂布所述基材； 

(b)向所涂布的基材施用包含具有小于100nm平均粒度的硼颗粒的油 墨；使用喷墨印刷、刷涂、喷涂和其他工艺， 

(c)在旋转管式炉/倾斜管式炉中，在800-1300℃的温度下，在包含氮的气态气氛中加热所述基材，由此使氮化硼纳米管在所述基材上生长， 

其中金属化合物被选择为使得其在步骤(c)中的加热期间促进所述氮化硼纳米管的生长。 

根据本发明，已经发现使用特定的金属化合物有效促进BNNT从设置在基材上的硼颗粒生长。不希望受理论束缚，认为在加热步骤期间，金属化合物被还原为相应的金属，且正是该金属作为促进BNNT从设置在基材表面上的硼颗粒形成和生长的催化剂(或成核位点)。 

本文中，术语“液体组合物”与术语“油墨”可互换使用。 

使用包含硼颗粒的油墨也是本发明的重要方面。油墨的使用使得硼颗粒(至少)能够通过各种技术(例如喷墨印刷、刷/涂抹、喷涂以及类似技术)来施用至基材且还允许根据任何所需配置的涂布。还已经发现，用于油墨制剂的某些媒介物可以对BNNT的产生和生长具有有益效果。 

本发明还提供适合于在本发明的工艺中使用的包含硼颗粒的油墨。