[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(Carbon Nanotube，CNT)是一种由石墨烯片卷成的中空管状物，其具有优异的力学、热学及电学性质，因此具有广阔的应用领域。由于单根碳纳米管的尺寸为纳米级，难于进行加工，为便于实际应用，人们尝试将多个碳纳米管作为原材料，制成具有较大尺寸的宏观结构。该宏观结构由多个碳纳米管组成，可以是膜状、线状或其它形状。现有技术中一般将由多个碳纳米管组成的宏观膜状结构称为碳纳米管膜(Carbon Nanotube Film)。

范守善等人于2008年12月3日公开的中国发明专利申请公布说明书第CN101314464A号中揭露了一种通过一施压装置向一碳纳米管阵列施加一压力以形成碳纳米管膜的方法，通过这种方法制备的碳纳米管膜具有宏观尺度且能够自支撑，同时，该碳纳米管膜中的碳纳米管均匀分布且通过范德华力相互吸引，因此具有较好的机械强度和韧度。

然而，该碳纳米管膜通过直接施压于一碳纳米管阵列形成，膜的面积受到该碳纳米管阵列尺寸的限制。传统的形成碳纳米管阵列的方法主要是化学气相沉积法(CVD)。化学气相沉积法运用沉积在生长基底上的纳米尺度的过渡金属或其氧化物作为催化剂，在一定温度下热解碳源气体来制备碳纳米管阵列。目前化学气相沉积法一般选用平面形状的硬质生长基底，如硅基底。而该平面形状的硬质生长基底由于受反应室尺寸的限制，其面积无法做到很大，从而使得生长于其上的碳纳米管阵列面积也无法做到很大。因此，使通过该生长基底上生长的碳纳米管阵列制备的碳纳米管膜的面积也相应受到限制。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种能够获得具有较大面积的碳纳米管膜的制备方法。

一种碳纳米管膜的制备方法，其包括以下步骤：在一弯曲成曲面形状的面状柔性基底的表面生长一碳纳米管阵列；至少局部展开所述被弯曲成曲面形状的面状柔性基底，从而至少局部展开所述碳纳米管阵列；采用一施压装置向所述展开部分的碳纳米管阵列施加一压力，使该展开部分的碳纳米管阵列中的碳纳米管倾倒，从而形成一碳纳米管膜。

相较于现有技术，本发明碳纳米管膜的制备方法具有以下优点：与传统的硬质生长基底相比，该柔性基底可被弯曲成各种形状之后再设置在相同的反应炉中生长碳纳米管阵列，从而可充分利用反应炉内的空间，生长出较大尺寸的碳纳米管阵列，进而使通过该碳纳米管阵列制备获得的碳纳米管膜具有较大的面积。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的碳纳米管膜的制备方法流程图。

图2为本发明第一实施例提供的碳纳米管膜的制备方法过程示意图。

图3为本发明第一实施例碳纳米管膜的扫描电镜照片。

主要元件符号说明

碳纳米管膜          100

碳纳米管阵列        102

柔性基底            104

施压装置            106

间隙                108

卡槽                120

支撑台              122

卷轴                124

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例碳纳米管膜的制备方法。

请参阅图1及图2，本发明第一实施例提供一种碳纳米管膜的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一：在一弯曲成曲面形状的面状柔性基底104的表面形成一碳纳米管阵列102；

步骤二：至少局部展开所述弯曲成曲面形状的面状柔性基底104，从而至少局部展开所述碳纳米管阵列102；

步骤三：采用一施压装置106向所述展开部分的碳纳米管阵列102施加一压力，使所述碳纳米管阵列102中的碳纳米管倾倒，从而形成一碳纳米管膜100。

以下将对上述各步骤进行详细说明。

在步骤一中，所述碳纳米管阵列102通过化学气相沉积法形成于所述弯曲成曲面形状的面状柔性基底104的表面，优选为超顺排碳纳米管阵列。本实施例中，该超顺排碳纳米管阵列的制备方法具体包括：

(a)提供一弯曲成曲面形状的面状柔性基底104，该柔性基底104具有至少一表面，且所述柔性基底104的至少一表面上形成有一催化剂层；

(b)采用化学气相沉积法在所述面状柔性基底104的至少一表面上生长超顺排碳纳米管阵列。

在步骤(a)中，所述柔性基底104的材料为耐高温、可发生弯曲变形且可以支撑所述碳纳米管阵列102的材料。