[发明专利]碳纳米管膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管膜的制备方法。

背景技术

碳纳米管是九十年代初才发现的一种新型一维纳米材料，请参见“Helical microtubules of graphitic carbon”，Sumio Iijima，Nature，vol.354，p56(1991)。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。

虽然碳纳米管性能优异，具有广泛的应用，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。

为了制成膜状的碳纳米管结构，现有的方法主要包括：直接生长法；喷涂法或朗缪尔·布洛节塔(Langmuir Blodgett，LB)法。其中，直接生长法一般通过控制反应条件，如以硫磺作为添加剂或设置多层催化剂等，通过化学气相沉积法直接生长得到碳纳米管膜结构。喷涂法一般通过将碳纳米管粉末形成水性溶液并涂覆于一基材表面，经干燥后形成碳纳米管膜结构。LB法一般通过将一碳纳米管溶液混入另一具有不同密度之溶液(如有机溶剂)中，利用分子自组装运动，碳纳米管浮出溶液表面形成碳纳米管膜结构。

然而，上述通过直接生长法生长的碳纳米管膜形成于生长基底表面，难于脱离生长基底独立存在。上述通过喷涂法获得的碳纳米管膜结构中，碳纳米管往往容易聚集成团导致碳纳米管膜厚度不均。上述通过LB法制备得到的碳纳米管膜结构一般为均匀网状结构，但是，碳纳米管在膜中仍然为无序排列，不利于充分发挥碳纳米管的性能，其应用仍然受到限制。

范守善等人于2007年2月9日申请的，于2008年8月13日公开的第CN101239712A号中国公开专利申请揭示一种制备碳纳米管膜的方法。请参阅图1，该方法具体为：提供一碳纳米管阵列12；采用一拉伸工具从碳纳米管阵列12中拉取获得一碳纳米管膜14，即采用一定宽度的胶带作为拉伸工具，用该胶带接触碳纳米管阵列12，再以一定速度沿基本垂直于碳纳米管阵列12的生长方向拉伸，从而获得一碳纳米管膜14。用该方法制备的碳纳米管膜14中，碳纳米管均匀分布且有序排列。然而，所述拉伸方法为采用胶带接触碳纳米管阵列12并拉伸，而胶带与碳纳米管阵列12之间不易形成一平整的接触面，使得胶带与碳纳米管的接触不牢固，而且，无法确保在拉伸过程中与接触面接触的碳纳米管能同时脱离基底，使碳纳米管阵列12中出现不连续点16，进而使获得的碳纳米管膜14出现厚度不均或者缝隙等不连续现象。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种碳纳米管膜的制备方法，通过该方法可制备获得连续的碳纳米管膜。

一种碳纳米管膜的制备方法，其包括以下步骤：提供一碳纳米管阵列，其生长于一基底表面，该碳纳米管阵列包括多个碳纳米管；提供一拉伸工具，该拉伸工具包括一具有粘性的粘结面，且该粘结面具有一呈直线的边，采用该拉伸工具靠近碳纳米管阵列，使该拉伸工具上的粘结面中呈直线的边邻近基底并使该粘结面与所述碳纳米管阵列相粘结；以及以一定速度从远离该生长基底的方向移动该拉伸工具，从而从碳纳米管阵列中与拉伸工具粘结面呈直线的边粘结的部分处开始拉取获得一连续的碳纳米管膜。

与现有技术相比较，本发明提供的碳纳米管膜的制备方法具有以下优点：由于本发明提供的碳纳米管膜的制备方法中，拉伸工具的粘结面与碳纳米管阵列具有一呈直线的交界线，且该拉伸工具从该交界线处的碳纳米管阵列拉取获得一碳纳米管膜，从而可使该交界线处被拉伸工具接触的多个碳纳米管同时剥离其生长基底，避免了生长基底上的碳纳米管阵列在该交界线处由于多个碳纳米管不能同时剥离生长基底而出现不连续点的现象，进而也避免了所拉伸得到的碳纳米管膜由于碳纳米管阵列的不连续点而形成厚度不均或缝隙等不连续现象。

附图说明

图1为现有技术制备碳纳米管膜过程中碳纳米管阵列出现不连续点的结构示意图。

图2为本发明实施例碳纳米管膜的制备方法流程图。

图3为本发明实施例碳纳米管膜的制备过程示意图。

图4为本发明实施例避开碳纳米管阵列中不连续点位置处制备碳纳米管膜的示意图。

图5为本发明实施例所制备的碳纳米管膜中碳纳米管片段的结构示意图。

图6为本发明实施例所制备的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

具体实施方式