[发明专利]高度有序结构的层状金属硫族化合物/碳纳米管柔性复合薄膜材料及制备

权利要求书

1.一种高度有序结构的层状金属硫族化合物/碳纳米管柔性复合薄膜材料的制备方法，其特征在于：该复合薄膜材料包括碳纳米管薄膜基体以及均匀沉积在碳纳米管束表面的层状金属硫族化合物功能薄膜，形成具有纳米多孔结构、高导电通道的三维网络结构；其中，碳纳米管薄膜厚度为40～400 nm ，碳纳米管体积分数小于10%，层状金属硫族化合物功能薄膜层的名义厚度为20～1000 nm，当名义膜厚为400 nm时，复合薄膜材料中碳纳米管体积分数对应小于1%；其中，层状金属硫族化合物功能薄膜层名义厚度为在同等沉积条件下，沉积于表面平整的SiO₂基片上的薄膜厚度；层状金属硫族化合物功能薄膜层结晶质量高，并表现出极强的面外织构和有序显微结构特性；

将自支撑碳纳米管薄膜搭接在合金支架上，再将待沉积的碳纳米管薄膜安装在可旋转、红外加热的样品台上，并在加热条件下对碳纳米管薄膜进行等离子体清洗处理；将预处理的碳纳米管薄膜进行磁控溅射沉积，先后进行双面镀膜，保障碳纳米管薄膜两面都沉积层状金属硫族化合物功能薄膜材料，以便增加功能薄膜材料的有效厚度。

2.根据权利要求1所述的高度有序结构的层状金属硫族化合物/碳纳米管柔性复合薄膜材料的制备方法，其特征在于：碳纳米管薄膜由取向随机分布且直径为5～50 nm的束状碳纳米管所构成，碳纳米管薄膜内的碳纳米管长度为5～50 μm。

3.根据权利要求1所述的高度有序结构的层状金属硫族化合物/碳纳米管柔性复合薄膜材料的制备方法，其特征在于：层状金属硫族化合物功能薄膜层的晶粒尺寸在10～200nm范围内连续可调控。

4.根据权利要求1所述的高度有序结构的层状金属硫族化合物/碳纳米管柔性复合薄膜材料的制备方法，其特征在于：均匀包裹在每一束碳纳米管表面的层状金属硫族化合物薄膜层由连续的的纳米尺度晶粒组成，沉积的晶粒厚度为10～50 nm，晶粒大小为10～200nm，同时晶粒沿着碳纳米管束轴向呈现高度有序生长结构，即晶粒的同一晶体学取向都平行于碳纳米管轴向，纳米晶粒的（001）晶体学面平行于复合薄膜表面，相邻晶粒之间为小角度晶界；除此以外，得益于层状金属硫族化合物的层状晶体学结构特征，纳米晶粒内由范德华力连接的晶面层之间形成大量孪晶和层错，再加上小角度晶界对于载流子散射的抑制作用，使得复合薄膜材料具有较高的面内电导率和极佳的面外弯曲柔性变形性能。

5.根据权利要求1所述的高度有序结构的层状金属硫族化合物/碳纳米管柔性复合薄膜材料的制备方法，其特征在于：该层状金属硫族化合物/碳纳米管柔性复合薄膜材料为自支撑复合薄膜，无基底效应影响，提高层状金属硫族化合物的柔性变形性能。