[发明专利]碳纳米管导线的制备方法

说明书

本发明涉及一种碳纳米管导线的制备方法，包括如下步骤：制备碳纳米管纤维；准备第一钳状金属电极、第二钳状金属电极，其钳部内表面均涂有纯锡薄膜层；施加第一压力F1使第一钳状金属电极、第二钳状金属电极分别钳住碳纳米管纤维的两端部，并沿垂直于碳纳米管纤维的拉伸方向移动；旋转第一钳状金属电极、第二钳状金属电极，后施加第二压力F2使第一钳状金属电极、第二钳状金属电极的夹持件被完全压入第一钳状金属电极、第二钳状金属电极的夹持件收纳部内；通过喷液器向碳纳米管纤维的拉伸方向喷射反应液，得到碳纳米管导线。上述的碳纳米管导线的制备方法通过反应液反应自发升温将电极上的锡熔化，使碳纳米管纤维的两端与电极的钳部牢固结合并形成碳纳米管导线，所制得的导线具有优异的导电性，且具有弹性高、强度高等特性，应用范围广泛。

技术领域

本发明涉及纳米材料生产技术领域，具体涉及一种碳纳米管导线的制备方法。

背景技术

碳纳米管是一种管状的碳分子，管上每个碳原子采取sp²杂化，相互之间以碳-碳σ键结合起来，形成由六边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架，每个碳原子上未参与杂化的p电子相互之间形成跨越整个碳纳米管的共轭π电子云。管径方向尺度为纳米量级，而在轴向尺度则可达数十至数百微米。碳纳米管表现为典型的一维量子材料，具有许多异常优越的力学、电学和化学性能。

在传统技术中，使用碳纳米管制作导电线缆材料包括以下方法：

一、以细长型金属导线为骨架，在其表面包覆分散有碳纳米管的导电性复合材料，形成碳纳米管增强型金属导电性线缆材料；由于碳纳米管只存在与材料表面，对导电性的增强作用有限；同时，其主要成分依然以传统金属材料为主，再重量方面也并未得到减轻。

二、采用纯碳纳米管制成导线材料；目前存在于研发阶段的采用纯碳纳米管所制造出来的导线材料需要承载在基片上，只能作为二维应用，导致其应用范围大大地受到限制。目前尚未有商品化的纯碳纳米管制导电线缆问世。

发明内容

基于此，本发明提供一种碳纳米管导线的制备方法，其导电性能优异，制备工艺简单，应用领域广泛。

为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳纳米管导线的制备方法，包括如下步骤：

制备碳纳米管纤维；

提供第一钳状金属电极及第二钳状金属电极，所述第一钳状金属电极、第二钳状金属电极的钳部内表面均涂有纯锡薄膜层；第一钳状金属电极、第二钳状金属电极分别钳住碳纳米管纤维的两端部，并沿垂直于碳纳米管纤维的拉伸方向移动；

旋转第一钳状金属电极、第二钳状金属电极以使第一钳状金属电极、第二钳状金属电极、碳纳米管纤维移动部分均与碳纳米管纤维的拉伸方向平行；

提供反应液及喷液器；通过喷液器向碳纳米管纤维的拉伸方向喷射反应液，将反应液覆盖在碳纳米管纤维的表面，得到两端带有电极的碳纳米管导线。

在其中一个实施例中，所述碳纳米管纤维的制备包括如下步骤：

提供基片、磁控溅射镀膜机及CVD炉；将基片放入磁控溅射镀膜机内，在基片的表面沉积催化剂层，将具有催化剂层的基片放置于CVD炉内，通入碳源气体，升温，在基片的表面形成可纺碳纳米管阵列；

提供夹持工具；夹持工具夹取上述可纺碳纳米管阵列的边缘，并沿可纺碳纳米管阵列的生长方向垂直拉出，将所拉出的碳纳米管阵列纺织成碳纳米管纤维。

在其中一个实施例中，所述催化剂层的材料为钴、镍、铜中的一种或者组合。

在其中一个实施例中，所述碳源气体包括如下重量份的组分：乙烯25份～40份；氢气1份～10份；氮气50份～74份。