[发明专利]一种在钛合金基底上控制碳纳米管生长定向性的方法

摘要

一种在钛合金基底上控制碳纳米管生长定向性的方法，包括在钛合金基底表面镀上适当厚度的氧化物层，然后再镀上过渡金属层。通过氧化物层的厚度来控制钛合金表面的平整性，通过过渡金属层厚度来控制生成碳纳米管的金属颗粒的密度以及生成碳纳米管的密度，从而达到钛合金基底上控制良好碳纳米管定向性的目的。本方法可适用于平面、曲面或者平面与曲面组合的各种复杂形状的钛合金器件，生长长度0.01～0.5cm，曲折因子1.1～1.001的定向碳纳米管束，具有操作成本低，器件质量高，吸光率高的优点。

主权项

1.一种在钛合金基底上控制碳纳米管生长定向性的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在钛合金基底表面上镀金属氧化物层；所述的金属氧化物为氧化铝、氧化镁或者氧化硅；所述在钛合金基底表面上镀金属氧化物层的方法为：如果钛合金基底为纯平面结构，则采用步骤(21)～(23)，如果钛合金基底为曲面或者为平面与曲面结合的结构，则采用步骤(24)～(26)，(21)将钛合金基底的表面加工成微米级平整的光滑表面；(22)将具有光滑表面的钛合金基底放入真空电子蒸镀设备中，选择铝靶或者镁靶，在功率10～30KW的条件下，将铝或者镁金属原子蒸镀到钛合金基底的表面，形成100～200nm均匀厚度的金属层；(23)在含氧环境中，在20～500℃下处理0.1～3小时，将上述金属层自然氧化为氧化层；(24)将钛合金基底在空气中100～200℃下热处理0.1～3小时，然后放入铝、硅或者镁元素化合物的纯液体，乙醇溶液或者水溶液中，在20～60℃下浸泡1～24小时；(25)将钛合金基底取出，在20～50℃下干燥0.5～3小时后，在100～120℃下烘干1～3小时；重复步骤(24)～(25)共5～8次，在钛合金基底上形成100～2000nm均匀厚度的金属氧化物层；(2)在含金属氧化物层的钛合金基底上负载金属催化剂；所述的金属催化剂为铁、钴、镍、铜、锰或者钼；所述在含金属氧化物层的钛合金基底上负载金属催化剂的方法为：如果钛合金基底为纯平面结构，则采用步骤(31)，如果钛合金基底为曲面或者为平面与曲面结合的结构，则采用步骤(32)～(34)，(31)将镀有金属氧化物层的钛合金基底放入真空电子蒸镀设备中，选择铁靶、钴靶、镍靶、铜靶、锰靶或者钼靶，在功率10～30KW的条件下，将铁、钴、镍、铜、锰或者钼金属原子蒸镀到钛合金基底的表面，形成1～50nm均匀厚度的金属催化剂层；(32)将镀有金属氧化物层的钛合金基底，在室温下在其表面喷上含铁、钴、镍、铜、锰或者钼元素化合物的乙醇溶液或水溶液，乙醇溶液或水溶液的浓度均为0.1～1mol/L，每次所用溶液的量使金属与钛合金器件上的氧化物层的质量比为1：300～1：50；(33)将喷有溶液的钛合金基底在20～50℃下干燥0.5～3小时后，在100～120℃下烘干1～3小时；(34)重复步骤(32)～(33)共2～5次，完成负载金属催化剂，使得金属催化剂层与金属氧化物层的质量比为1：100～1：10；(3)将步骤(2)得到的钛合金基底放入反应器中，通入含氢气体，在250～600℃下热处理1～8小时；(4)将含氢气体切换为含碳源的气体，在500～700℃下反应0.5～10小时；(5)关闭含碳源气体，通入惰性气体，将钛合金器件冷却至室温后取出。