[发明专利]一种碳纳米管薄膜的制备装置及方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管薄膜的制备装置及方法，该装置包括一容器主体(1)，缓冲隔板(4)，缓冲隔板(4)位于容器主体(1)下部，溶剂导出部(5)，通过容器主体(1)侧壁的通孔与所述容器主体(1)内部连通，并沿延伸到容器主体(1)外部，同时公开了采用这种装置进行顺排碳纳米管薄膜制备方法。采用该种装置和方法可以通过控制半渗透管路的长度来实现对液面下降速度的控制，从而控制碳纳米管在基底表面的自组装速度。具有液面下降平稳，构造简单，成本低和适合大面积制备等特点。

技术领域

本发明涉及碳纳米管领域，特别涉及一种碳纳米管薄膜的制备装置及方法。

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。

根据本发明的一个方面，提出一种碳纳米管薄膜的制备装置，包括一容器主体，包括：

缓冲隔板，所述缓冲隔板位于所述容器主体下部；

溶剂导出部，通过容器主体侧壁的通孔与所述容器主体内部连通，并沿延伸到容器主体外部。

优选地，所述缓冲隔板与容器主体内壁搭接、粘接、扣接或者一体成型。

优选地，所述缓冲隔板上表面具有一凸起的条形固定件以及多个穿孔。

优选地，所述穿孔的直径为1-3mm。

优选地，所述溶剂导出部位于缓冲隔板和容器主体底部之间。

优选地，所述溶剂导出部与所述容器主体的中心轴垂直或成一定角度。

本发明另一方面提供了一种使用上述装置制备顺排碳纳米管薄膜的方法，包括以下步骤：

首先向所述装置的容器主体内加入碳纳米管溶液；

将基底竖直放入容器主体内部；

沿所述基底或所述容器主体侧壁加入与所述碳纳米管溶液(5)互不相容的封液，形成双液层；

利用溶剂导出部导出溶剂，使得碳纳米管溶液液面逐渐下降，从而在基底上形成一层碳纳米管薄膜；最后对形成的薄膜进行清洗。