[发明专利]一种取向螺旋碳纳米管纤维及其制备方法和用途

摘要

本发明属于纳米技术领域，具体涉及一种取向螺旋碳纳米管纤维及其制备方法和用途。本发明在管式炉中，以Si/SiO2/Al2O3/Fe为合成催化剂，以乙烯为碳源，氩气和氢气为载气，合成高度取向的碳纳米管阵列；从碳纳米管阵列中拉出碳纳米管带，以带有尖头探针的纺锤将所拉出的碳纳米管带连接起来后匀速旋转纺出纤维，再用乙醇处理，得到取向螺旋碳纳米管纤维。由本发明得到的碳纳米管纤维具有很高的机械强度和电导率。将该材料与多种具有导电特性的材料及结构组合，可应用于制造人造肌肉、电动马达及药物释放载体等。

主权项

一种取向螺旋碳纳米管纤维的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1) 合成可用于纺丝的碳纳米管阵列以Si/SiO2/Al2O3/Fe为合成催化剂，其中， SiO2为基底，Al2O3为缓冲层，厚度为10‑30 nm，Fe厚度为0.5‑1.5 nm，以电子束蒸发镀膜仪在硅片上沉积制备获得；在管式炉中，以乙烯为碳源，氩气和氢气为载气，在上述催化剂上合成高度取向的碳纳米管阵列，其中，乙烯流量为190‑290 sccm，氩气流量为400‑620 sccm，氢气流量为20‑48 sccm，合成时间为5‑100 min，得到可纺丝的碳纳米管阵列； (2) 合成取向螺旋碳纳米管纤维从步骤（1）得到的碳纳米管阵列中拉出碳纳米管带，以带有尖头探针的纺锤将所拉出的碳纳米管带连接起来后匀速旋转纺出纤维，再用乙醇处理，得到取向螺旋碳纳米管纤维，其中，纺丝转速为100‑8000 r/min，拉出速度为0.5‑5 cm/s，单根碳管纤维拉出长度为1cm‑100m。