[发明专利]一种高导电顺排碳纳米管纺丝连续生产设备及制造方法

权利要求书

1.一种顺排碳纳米管纺丝连续生产设备，包括依次排列的进样系统、金属催化膜制备系统、碳纳米管生长系统以及拉膜镀膜纺丝卷绕系统，金属催化膜制备系统与碳纳米管生长系统之间设有纳米结构过渡系统，碳纳米管生长系统与拉膜镀膜纺丝卷绕系统之间设有转移过渡系统，其特征是：

所述进样系统：包括真空腔体，真空腔体内设有两边带卡槽用于夹持硅片的样品托，样品托上方设有可将夹持有硅片的样品托向后续系统传递的第一机械手；

所述金属催化膜制备系统：包括真空腔室，真空腔室内设有放置硅片的基片架，位于基片架下方设有电子束蒸发源，基片架上方设有基片加热器；

所述碳纳米管生长系统：包括真空的生长腔体和设在生长腔体内的基片架，基片架上方设有双层气孔匀气装置，基片架下方设有加热装置，生长腔体顶部连接有通入四路气体加以混合的混气腔；

所述拉膜镀膜纺丝卷绕系统：包括真空腔，真空腔内设有基片架、纺丝装置和收卷装置，基片架上方设有纳米颗粒沉积系统，基片架出料端处设有从硅片上碳纳米管阵列拉出碳膜的刀片机械手，刀片机械手与纺丝装置之间设有导向碳膜移动的罗拉滚轮，纺丝装置加捻制出的纱线由收卷装置旋转收卷。

所述纳米结构过渡系统：包括真空过渡腔，真空过渡腔内设有在真空腔室与生长腔体之间传递样品托的第二机械手；

所述转移过渡系统：包括真空过渡室，真空过渡室内设有在生长腔体与真空腔之间传递样品托的第三机械手。

2.如权利要求1所述的顺排碳纳米管纺丝连续生产设备，其特征是：所述的真空腔体、真空过渡腔、生长腔体以及真空过渡室底部均连接有抽取真空的机械泵；真空腔室和真空腔底部均连接有实现真空腔室和真空腔内部高真空或低真空的真空系统。

3.如权利要求1所述的顺排碳纳米管纺丝连续生产设备，其特征是：所述的真空腔体、真空腔室、真空过渡腔、生长腔体和真空过渡室两侧分别通过可控制启闭的过渡舱门接通。

4.如权利要求1所述的顺排碳纳米管纺丝连续生产设装备，其特征是：所述的真空腔体内设有放置样品托的多层架，多层架内设有上下升降样品托的升降装置。

5.如权利要求1所述的顺排碳纳米管纺丝连续生产设备，其特征是：所述的电子束蒸发源与基片架之间设有防止杂质沉积于硅片表面的挡板，真空腔室四周缠绕有冷却真空腔室壁的冷凝水管。

6.如权利要求1所述的顺排碳纳米管纺丝连续生产设备，其特征是：所述的混气腔上连接有通入四种气体的四路进气系统，

7.一种使用如权利要求1所述连续生产设备进行顺排碳纳米管纺丝生产的制造方法，具有如下步骤：

a、将硅片从进样系统的真空腔体传递进金属催化膜制备系统的真空腔室内；

b、沉积金属催化膜：利用电子束蒸发源将Fe或Ni材料蒸发到沉积有1微米厚度的氧化硅的硅片上，Fe或者Ni的厚度在5～10nm，沉积过程中开启基片加热器；

c、将沉积有金属催化膜的硅片，传递到纳米结构过渡系统，在硅片上形成纳米颗粒；

d、碳纳米管阵列生长；打开加热装置，将基片架温度升高到700～80℃，混气腔内的四路混合气体进入双层气孔匀气装置，到达基片架上的硅片样品，利用气流方向和温度梯度方向垂直于硅片而促进碳纳米管的垂直生长；

e、将碳纳米管阵列传递到转移过渡系统的真空过渡室内；

f、拉膜、纳米颗粒沉积、纺丝、卷绕；刀片机械手水平移动到碳纳米管阵列边缘处沿着垂直方向压在碳纳米管上，拉出碳丝，然后纳米颗粒沉积系统开始蒸发金属纳米颗粒或者氧化物纳米颗粒沉积到碳纳米管膜上，碳纳米管膜一边移动，纳米颗粒一边被蒸发上去，纺丝装置的旋转电机开始旋转，碳纳米管跟随进行加捻纺丝，一边纺丝一边由收卷装置旋转收卷。