[发明专利]长有碳纳米管玻璃基板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳纳米管，且更具体地，涉及碳纳米管成长。

背景技术

碳纳米管因为其大有效表面积、机械强度以及导热性与导电性而在数种应用中而已经被提出有实用性。这些应用中有许多都特别适合于成长在玻璃基板（例如玻璃纤维复合材料）上的碳纳米管。

为了合成碳纳米管，一般需要触媒来调和碳纳米管成长。最通常的情况，触媒为金属纳米粒子，特别是零价过渡金属纳米粒子。该领域中现有数种用于合成碳纳米管的方法，包括：例如微腔式、热或电浆增强的化学气相沉积（CVD）技术、雷射烧灼、电弧放电、火焰合成以及高压一氧化碳（HiPCO）技术。一般而言，这类用于合成碳纳米管的方法包含了在适合碳纳米管成长的条件下产生反应性气相碳物种。

碳纳米管在固体基板（包括玻璃基板）上的合成可使用许多这些技术来实施。然而，在玻璃基板上的碳纳米管成长速率迄今为止并不足促进在连续方法中高产量的合成。由于此困难所致，会产生无用的短碳纳米管或是会需要非常慢的生产线速度。

鉴于前述，在该领域中用于在玻璃基板上以高成长速率来成长碳纳米管是有实质利益的。本发明满足了此需求，同时也提供了相关优点。

发明内容

根据本发明的具体实施例，本文提供了碳纳米管成长方法。根据本发明的具体实施例，所述碳纳米管成长方法包括：于玻璃基板上沉积触媒材料；于该玻璃基板上沉积非触媒材料；以及在沉积该触媒材料与该非触媒材料之后，将该玻璃基板暴露于碳纳米管成长条件，以于玻璃基板上成长碳纳米管。

根据本发明的具体实施例，所述碳纳米管成长方法包括：于玻璃纤维基板上沉积触媒前驱物；于该玻璃纤维基板上沉积非触媒材料；将该触媒前驱物转化为触媒，该触媒可运作于暴露至碳纳米管成长条件时用于形成碳纳米管；以及在该玻璃纤维基板正在被运送时，将该玻璃纤维基板暴露至碳纳米管成长条件，以于玻璃纤维基板上成长碳纳米管。

根据本发明的具体实施例，所述碳纳米管成长方法包括：使包含水、过氧化氢、铁（II）盐或其水合物、钴（II）盐或其水合物的溶液于该溶液中形成触媒前驱物；于玻璃纤维基板上沉积该触媒前驱物；于该玻璃纤维基板上沉积非触媒材料；将该触媒前驱物转化为触媒，该触媒可运作以于暴露至碳纳米管成长条件时用于形成碳纳米管；以及将该玻璃纤维基板暴露于碳纳米管成长条件，以于该玻璃纤维基板上成长碳纳米管。

根据本发明的具体实施例，可制造一种玻璃纤维基板，其具有根据本发明所述的碳纳米管成长方法加以制备而成长于其上的碳纳米管。

前文已经相当广泛地概述了本发明的技术特征，为了可以更好地理解，下文将详细描述。本发明的附加特征和优点将在下文中给予描述，这构成了所述权利要求的主题。

附图说明

为了更完整理解本发明及其优点，现将结合附图对本发明具体实施例进行详细描述作为参考,其中：图1A与图1B示出碱性醋酸铁（III）与混合的铁（III）/钴（II）化合物的假定结构；

图2示出在玻璃纤维基板上的碳纳米管触媒前驱物在8000倍放大倍率的示例性SEM影像；

图3示出在玻璃纤维基板上的碳纳米管触媒前驱物在70000倍放大倍率的示例性SEM影像；

图4示出来自铁-钴合金触媒而成长于玻璃纤维基板上的碳纳米管的示例性SEM影像（1000倍放大倍率）；

图5示出从触媒粒子成长的多壁式碳纳米管的示例性SEM影像；以及

图6示出了在暴露至碳纳米管成长条件之前及之后的触媒粒子大小的示例性图表。

具体实施方式

本发明一方面提出了用于在玻璃基板（特别是玻璃纤维基板）上成长碳纳米管的方法。本发明另一方面提出了在上方成长有根据本发明的碳纳米管成长方法所产生的碳纳米管的玻璃纤维基板。

本文描述的碳纳米管成长方法的一个重要优点在于，可实现在玻璃基板上的明显增进的碳纳米管成长速率。此特征使得本发明的碳纳米管成长方法能够用于工业生产所需的高产量合成。此外，本发明的碳纳米管成长方法的某些具体实施例是使用水来沉积形成碳纳米管的触媒或触媒前驱物，本发明相较于使用有机溶剂的可比较的方法可降低生产成本并减缓环境冲击。