[发明专利]超强碳纳米管管束及其制备方法和包含该超强碳纳米管管束的器件或装置

说明书

本发明提供了超强碳纳米管管束及其制备方法和包含该超强碳纳米管管束的器件或装置。本发明方法包括如下步骤：1)将催化剂涂抹于含狭槽基底上，然后将所述基底和引流件置于反应器中，通入混合惰性气体还原催化剂后，再通入混合反应气体并加热；改通入所述混合惰性气体，降温至室温后取出即得悬空超长水平碳纳米管管束。2)利用两探针于槽中部支撑悬空碳纳米管管束，于两探针两端将管束破断，使其自发弛豫收缩自组装调整初始应力近乎一致即可得超强碳纳米管管束。本发明的方法所制备的碳纳米管管束具有无杂质、无缺陷、取向一致以及连续的结构特征。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体而言，涉及超强碳纳米管管束及其制备方法和包含该超强碳纳米管管束的器件或装置。

背景技术

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料。自1991年被日本科学家Iijima报道以来(Iijima,S.Helical microtubules of graphitic carbon.Nature354,56-58(1991))，碳纳米管由于其优异的性质，很快就成为纳米领域研究的热点。

碳纳米管在力学、电学、热学、声学甚至磁学、光学等多方面具有优异的性能和广阔的应用前景，其中一个非常重要的方面就是其具有优异的力学性质。CNTs(碳纳米管)全部是由碳原子之间通过SP²杂化形成的σ键构成的，因而CNTs在其轴向方向的力学强度非常惊人。理论和实验研究表明(Belytschko,T.,Xiao,S.P.,Schatz,G.C.&Ruoff,R.S.Atomistic simulations of nanotube fracture.Physical Review B CondensedMatter65,121-121(2002)；Zhang,R.et al.Growth of half-meter long carbonnanotubes based on Schulz-Flory distribution.Acs Nano 7,6156-6161(2013))，CNTs的密度仅为钢铁的1/6，但是其拉伸强度却可超越100GPa，断裂伸长率可达15％～20％，拉伸模量可达1Tpa。

目前，在所发现的所有物质中，碳纳米管(CNTs)是最有可能帮助人类实现太空天梯梦想的材料。不仅是太空天梯,防弹衣及飞行器等的制造也需要轻且强的纤维材料。现有技术中，将碳纳米管作为航空航天材料应用也有很多的研究，也有人尝试过将多根碳纳米管纺成纤维。