[发明专利]一种制备顺排碳纳米管薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种提拉法制备碳纳米管薄膜的方法，该包括：将碳纳米管溶液注入一容器中；基底浸入所述碳纳米管溶液；沿所述基底或者所述容器的侧壁注入与所述碳纳米管溶液互不相容的第一溶液；提拉所述基底，在所述基底形成平行于双液层界面的碳纳米管薄膜。该方法具有液面下降容易控制，溶液可以反复多次利用，不存在挥发污染问题。

技术领域

本发明涉及碳纳米管领域，特别涉及一种制备顺排碳纳米管薄膜的方法。

背景技术

碳纳米管是1991年由日本NEC公司的Iijima发现的一种新型碳材料，可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管的特殊结构决定了其具有特殊的性质，如高抗张强度和高热稳定性；随着碳纳米管螺旋方式的变化，碳纳米管可呈现出金属性或半导体性等。由于碳纳米管具有理想的一维结构以及在力学、电学、热学等领域优良的性质，其在材料科学、化学、物理学等交叉学科领域已展现出广阔的应用前景，在科学研究以及产业应用上也受到越来越多的关注，但是一般情况下制备得到的碳纳米管为颗粒状或粉末状，这对人们的应用造成了很多不便。

目前，现有技术中曹庆等人利用LS法制备碳纳米管膜，其通过推拉板，以一定速度来回挤压；再通过Langmuir-Schaefer的方法，把溶液上的碳管阵列平行转移到基底上。Hongsik Park等人利用挖沟槽的办法让碳管进入沟槽。美国威斯康星大学Arnold等人利用蒸发原理制备条带状碳管。然而，现有技术中的制备方法仍然存在各种不足，采用曹庆等人的方法制备碳纳米管膜，存在大面积不均匀性，并且碳管薄膜是多层，对电学性能（晶体管）产生不好的影响，由于在于反复挤压的过程中，会使得碳管堆积，形成多层，并且这个过程也无法保证各个位点真正均匀。

而采用Hongsik Park或Arnold等人的方法制备碳纳米管的缺陷在于该方法所得的碳纳米管不是一个连续薄膜，而是条带状，不适用于产业化的大面积加工工艺；且Arnold等人的方法中沟槽尺寸最小可以仅能做到70nm，具有较大的局限性。因此，当前需要一种适合大面积制备碳纳米管薄膜的装置和方法。

发明内容

本发明目的提供一种顺排碳纳米管薄膜的制备装置及方法，构造简单，成本低且适合大面积制备，同时，能够有效避免碳纳米管薄膜厚度不均的问题。

本发明提出了一种采用提拉法制备碳纳米管薄膜的方法，主要包括以下步骤：

S1:将碳纳米管溶液注入一容器中；

S2:将一基底夹在提拉机上，并竖直浸入所述碳纳米管溶液中；

S3:沿所述基底或者所述容器的侧壁注入与所述碳纳米管溶液互不相溶的封液；

S4:提拉所述基底，在所述基底形成平行于双液层界面的碳纳米管薄膜。

优选地，所述碳纳米管溶液为碳纳米管溶解在一种或多种卤代烃中形成，优选为氯仿、二氯乙烷、三氯乙烷、氯苯、二氯苯、溴苯等有机溶剂。

优选地，所述碳纳米管选自单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种。

优选地，所述提拉或者所述插入的速度为0.1微米/秒-20微米/秒。

优选地，所述封液为多元醇、胺类溶液或水中的一种或多种。

优选地，所述基底为玻璃、金属或者塑料。

优选地，包括清洗所述薄膜的步骤，其中清洗溶液为乙醇、异丙醇、丙酮、甲苯、二甲苯、四氢呋喃。