[发明专利]一种图案化碳纳米管阵列柔性复合薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种图案化碳纳米管阵列柔性复合薄膜的制备方法。本发明方法基于传统的化学气相沉积方法，利用光刻胶模板法对生长基底进行图案化，非图案区域蒸镀铂粒子抑制碳纳米管阵列的生长，利用浮动辅助气相催化法沉积得到图案化的碳纳米管阵列。在此基础上，开发出了特定比例的聚合物复合固化，切片获得具有图案的多壁碳纳米管阵列柔性薄膜。本发明提供了一种图案化多壁碳纳米管生长并与柔性聚合物复合、固化、切片获得新型柔性碳纳米管阵列薄膜的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种新型的图案化碳纳米管阵列柔性复合薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，碳纳米管以其优异的电学、力学、热学、光学、场发射性成为许多研究者们的关注热点，并且被广泛应用于众多领域，例如柔性电子皮肤，柔性逻辑电路，传感器设计，机械能收集储存，柔性驱动器的制备等。然而应用于热、电、机械和生物医学设备等领域的碳纳米管阵列复合材料需要一个图形化过程来实现碳纳米管复合材料的功能化。此外，尽管单个碳纳米管具有较强的机械性能，但是由单个碳纳米管集成的碳纳米管阵列却很容易由于外部力刺激而遭受破坏。因此，如何开发一种具有图案化的碳纳米管阵列柔性薄膜的制备方法日益受到研究人员的关注。本发明基于这一需求得以实现。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种图案化多壁碳纳米管阵列柔性薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)获得精密图案的光刻胶基底；

2)对获得的非图案区域基底进行抑制；

3)利用气象沉积法制备图案化碳纳米管阵列；

4)对图案化多壁碳纳米管阵列进行柔性聚合物复合，获得柔性图案化碳纳米管阵列复合膜；

5)对柔性碳纳米管阵列复合膜进行超薄切片获得柔性薄膜。

在本发明中，所述精密图案光刻胶基底为紫外正性光刻胶旋涂两次。光刻胶固化时间为1.5-3h，固化温度为90-95℃。

在本发明的实施例中，所述的光刻胶厚度为2-4μm。

步骤2)所述的抑制包括铂粒子蒸镀。图案化多壁碳纳米管基底为显影形成图案后，对非图案区域需要进行铂粒子蒸镀抑制碳纳米管阵列的生长，优选地，硅片表面至离子溅射仪铂靶间距为10-16cm。

在本发明的实施例中，铂粒子蒸镀电流大小为20-50mA，蒸镀时间为120-360s。

在本发明的实施例中，铂蒸镀层厚度为60-200nm。

在本发明的实施例中，柔性聚合物包括环氧树脂、领苯二甲酸丁二脂、聚氨酯等一类柔性的树脂聚合物。

在本发明的实施例中，柔性聚合物之一环氧树脂的质量配比为环氧树脂：聚氨酯：领苯二甲基丁二脂＝10:8-12:6-10。

在本发明的实施例中，柔性聚合物之一环氧树脂的固化温度为50-80℃，固化时间为4-10h。

在本发明的实施例中，步骤5)超薄切片的厚度为10-50μm。

本发明提供了一种新型的图案化碳纳米管阵列柔性膜的制备方法，具体而言即是利用光刻胶刻蚀方法在二氧化硅基底界面旋涂一层光刻胶层，光刻胶固化后，通过紫外显影获得精密图案的多壁碳纳米管生长基底，进行气相沉积法生长之后获得图案化碳纳米管阵列。改变阵列表层的亲疏水性将柔性树脂聚合物浸润多壁碳纳米管阵列，除去表层气泡，固化之后获得多壁碳纳米管阵列环氧聚合物复合物，超薄切片机切片获得图案化碳纳米管阵列柔性薄膜。

本发明的有益效果：

1.本发明提供一种制备图案化的多壁碳纳米管阵列柔性薄膜的方法，利用光刻胶对生长基底进行图案化修饰，获得具有图案化的多壁碳纳米管阵列，提供了一种全新的图案化多壁碳纳米管阵列生长方法。