[发明专利]碳纳米管场发射体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种场发射体的制备方法，尤其涉及一种碳纳米管场发射体的制备方法。

背景技术

自九十年代初以来，以碳纳米管为代表的纳米材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔的应用前景不断显现出来。例如，由于碳纳米管所具有的独特的电磁学、光学、力学、化学等性能，大量有关其在场发射电子源、传感器、新型光学材料、软铁磁材料等领域的应用研究不断被报道。

就以场发射技术为例，碳纳米管早已以其优良的导电性能，完美的晶格结构，纳米尺度的尖端等特性成为优良的场发射体材料，请参见Walt A. de Heer 等人Science 270，1179-1180 (1995), A Carbon Nanotube Field-Emission Electron Source一文。

碳纳米管作为场发射体在应用时，通常需要多根碳纳米管，该多根碳纳米管之间会相互屏蔽，只有少数的碳纳米管发射电子，导致该多根碳纳米管总的发射电流密度不大。虽然提高发射电压可以得到较大的发射电流密度，但是提高发射电压会损坏碳纳米管场发射体的发射尖端，而且所述发射尖端的损坏是一个连续性的破坏，会很快导致整个碳纳米管场发射体全部失效。因此，如何解决多个碳纳米管之间的相互屏蔽作用是碳纳米管应用于场发射体时的关键问题。

另外，碳纳米管作为场发射体应用时，碳纳米管场发射尖端通常会产生较大的电场力，从而需要碳纳米管场发射体具有较高的强度，尤其是碳纳米管场发射体的发射根部具有较高的强度，以保证可以支撑整个碳纳米管场发射体以及发射电子的稳定性。但是，现有的碳纳米管场发射体的发射根部的强度较差，影响了碳纳米管场发射体发射电子的稳定性，限制了碳纳米管场发射体的广泛应用。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种可以减小碳纳米管之间的屏蔽效应而得到具有较大发射电流密度，以及具有较高强度的碳纳米管场发射体的制备方法。

一种碳纳米管场发射体的制备方法，包括以下步骤：提供一碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列形成于一生长基底；采用一拉伸工具从所述碳纳米管阵列中选定多个碳纳米管片段拉取获得一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括一三角区碳纳米管膜，所述拉伸工具所选定的多个碳纳米管片段为该三角区碳纳米管膜的一顶部；采用有机溶剂浸润法处理所述拉伸工具所选定的碳纳米管片段，使三角区碳纳米管膜的所述顶部形成一碳纳米管线；采用激光束以三角区碳纳米管膜的所述顶部为中心，沿着三角区碳纳米管膜的切割线切断所述三角区碳纳米管膜，所述三角区碳纳米管膜的切割线至三角区碳纳米管膜的顶部的距离为10微米~5毫米，得到一扇形或三角形的碳纳米管场发射体。

一种碳纳米管场发射体的另一种制备方法，包括以下步骤：提供一碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列形成于一生长基底；采用一拉伸工具从所述碳纳米管阵列中选定多个碳纳米管片段拉取获得一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括一三角区碳纳米管膜，所述拉伸工具所选定的多个碳纳米管片段为该三角区碳纳米管膜的一顶部；采用机械扭转法处理所述拉伸工具所选定的碳纳米管片段，使三角区碳纳米管膜的所述顶部形成一碳纳米管线；采用激光束以三角区碳纳米管膜的所述顶部为中心，沿着三角区碳纳米管膜的切割线切断所述三角区碳纳米管膜，所述三角区碳纳米管膜的切割线至三角区碳纳米管膜的顶部的距离为10微米~5毫米，得到一扇形或三角形的碳纳米管场发射体。

一种碳纳米管场发射体的另一种制备方法，包括以下步骤：提供一碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列形成于一生长基底；采用一拉伸工具从所述碳纳米管阵列中选定多个碳纳米管片段拉取获得一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括一三角区碳纳米管膜，所述拉伸工具所选定的多个碳纳米管片段为该三角区碳纳米管膜的一顶部；采用有机溶剂浸润法处理所述拉伸工具所选定的碳纳米管片段，使三角区碳纳米管膜的所述顶部形成一碳纳米管线；采用有机溶剂浸润法处理所述三角区碳纳米管膜，使所述三角区碳纳米管膜形成一碳纳米管束结构，该碳纳米管束结构包括多个碳纳米管束，该多个碳纳米管束之间具有间隙；采用激光束以三角区碳纳米管膜的所述顶部为中心，沿着碳纳米管束结构的切割线切断所述碳纳米管束结构，所述碳纳米管束结构的切割线至三角区碳纳米管膜的顶部的距离为10微米~5毫米，得到一扇形或三角形的碳纳米管场发射体。