[发明专利]一种借助运动手段取向碳纳米管的方法及装置

说明书

技术领域                                                                                         

本发明涉及一种物质取向的方法，特别是一种碳纳米管取向的方法。

背景技术

碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片曾卷成的无缝、中空管体，自1991年被Iijima发现以来，其以独特的结构和优异的性能引起了人们的广泛关注。研究表明碳纳米管具有理论高达200GPa的超高强度和1TPa以上的超高模量，其理论抗拉强度是钢的100倍，密度仅为钢的1/7～1/6。碳纳米管被认为是当前先进树脂基复合材料最具潜力的增强相材料之一，另外，碳纳米管还具有优异的热、电、磁、介电等性能，因此，碳纳米管如果是按一定方向有序排布在基体上，相比无序排布方式更能充分发挥其作用，更有效地大幅提升基体在给定方向上力学、热学或电磁学等性能。

申请号为200710018343.0的中国专利申请公布说明书中公开了一种碳纳米管借助磁场或静电场与层流场形成的组合物理场在聚合物中排列取向的方法，该方法碳纳米管的取向排列在聚合物中进行，无疑增大了碳纳米管的取向难度，因此，需要借助复杂的组合物理场来进行取向排列，操作较为复杂。

申请号为201210206835.3的中国发明专利公布说明书公开了一种碳纳米管取向的方法，该方法通过在合适位置设置电场装置，使释放出来的碳纳米管在植入基层之前先于电场中完成取向，该种方法的碳纳米管取向完全依赖电场，因此，所需电场强度较大。

发明内容

       本发明所要解决的技术问题是提供一种借助相对运动来完成碳纳米管取向的方法及装置。

       本发明的技术方案是这样的：在表面浸有粘性流体的基体上方设置碳纳米管释放装置，释放碳纳米管时，让基体和碳纳米管释放装置在外力作用下沿碳纳米管的预期排布方向进行快速的相对运动，当碳纳米管一端首先落到基体表面时，受到粘性流体的摩擦阻力，另一端则在惯性力作用下，沿着相对运动方向继续向前运动，最终沿着预期方向覆盖到基体表面。

       本发明涉及了一种借助运动手段取向碳纳米管的方法，该方法的步骤包括：

1)        放置表面浸有粘性流体的基体；

2)        在适当位置处设置碳纳米管释放装置，该装置与基体表面垂直时，其出口距离基体表面的距离优选8-10cm； 

3)        设置好碳纳米管释放装置的工作参数，启动该装置朝着基体表面释放碳纳米管，同时，碳纳米管释放装置与基体在外力作用下进行快速的相对运动；

4)        碳纳米管沿相对运动方向覆盖到基体表面。

       本发明涉及的借助运动手段取向碳纳米管的方法，其特征在于：所述碳纳米管释放装置与基体在外力作用下的快速相对运动为直线运动，相对运动速度不小于1m/s。

       本发明涉及的借助运动手段取向碳纳米管的方法，其特征在于：所述的碳纳米管释放装置与基体在外力作用下的快速相对运动为碳纳米管释放装置的摆动，摆动频率不小于5000赫兹。

       本发明涉及的借助运动手段取向碳纳米管的方法，其特征在于：该方法中还包含一个电场装置，其形成的电场使碳纳米管在运动途中产生取向。

       本发明涉及的借助运动手段取向碳纳米管的方法，其特征在于：所述电场装置的电场方向与基体表面呈90度-150度夹角。

       本发明涉及的实现借助运动手段取向碳纳米管的方法所用装置，其特征在于：包括电源电极、支架、超声波喷雾头的固定装置以及电机；所述支架与超声波喷雾头的固定装置以可转动方式连接，两者位于两个电源电极之间，所述电机一个与支架相连，用于控制支架的运动，其余电机分别与超声波喷雾头的固定装置相连，用于控制超声波喷雾头的固定装置的摆动。

       本发明涉及的实现借助运动手段取向碳纳米管的方法所用装置，其特征在于：所述支架由U形结构和平板组成，U形结构的两翼都分别与平板固定连接，在两翼对称的位置处分别开有孔；所述超声波喷雾头的固定装置由两个外径相同、内径不同的圆管构成，内径较小的位于底部，在超声波喷雾头的固定装置的顶端的对称两侧分别连接有小圆柱，该圆柱的直径与支架两翼的孔相匹配。