[发明专利]一种在基片上生长碳纳米管阵列的方法

说明书

一种在基片上生长碳纳米管阵列的方法，步骤为：(1)采用表面微纳电化学工艺制备基片；(2)将基片置入碳纳米管反应炉中，往反应炉中通入氩气，并在氩气保护下将碳纳米管反应炉内部加热至碳纳米管生长所需温度；(3)当氩气充满碳纳米管反应炉后，调整氩气流量，同时向碳纳米管反应炉内通入氢气；(4)当氢气的流量稳定并充满碳纳米管反应炉后，向碳纳米管反应炉内通入液态碳源及催化剂；(5)根据碳纳米管阵列所需高度设定反应时间，反应完毕后，停止通入液态碳源及催化剂，并切断氢气；(6)将碳纳米管反应炉的生长区继续加热，通过热处理重融基片表面；(7)停止加热，并调小氩气的流量，待冷却至室温后从碳纳米管反应炉内取出基片样件。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管涂层的生成方法，可用于在基片上生长碳纳米管阵列。

背景技术

太空光学仪器需要最大限度地降低反射并增强光感应能力，同时需要具有良好的热稳定性和结构稳定性。尤其是望远镜，具备良好的遮光罩衬里，意味着可能获得令人难以置信的灵敏度，可以从宇宙的光污染中获得有效光子。目前，遮光罩主要通过制备吸光涂层的方式来降低光反射，但吸收率仅为97％左右。相比之下，碳纳米管涂层的光吸收能力超强，可达到99.5％以上，是目前国际上公认的最黑的材料。因此，如果能够在遮光罩的内壁或者挡光环面构建合适的碳纳米管吸光层，就可以大大提高遮光罩的吸收效率。而且可以利用简化小巧结构的遮光罩实现以往同等的消杂光能力，因此可以大幅度降低遮光罩的尺寸和重量。

尽管研究者对碳纳米管的超强光吸收能力已达成共识，但在不同基底上如何构建合适形态的碳纳米管则鲜有公开的文献或专利。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种在基片上生长碳纳米管阵列的方法，可以解决碳纳米管在金属基片上难于生长的问题，并增强界面结合强度。

本发明的技术解决方案是：一种在基片上生长碳纳米管阵列的方法，包括如下步骤：

(1)采用表面微纳电化学工艺制备用于碳纳米管阵列生长的基片；

(2)将所述基片置入碳纳米管反应炉中，往碳纳米管反应炉中通入100～200mL/min的氩气，并在氩气保护下将碳纳米管反应炉内部加热至碳纳米管生长所需温度；所述的碳纳米管反应炉包括生长区和蒸发区，其中生长区加热至780～860℃温度范围，蒸发区加热至250～300℃温度范围；

(3)当氩气充满碳纳米管反应炉后，调整氩气流量到1000～2000mL/min，同时向碳纳米管反应炉内通入300～500mL/min的氢气；

(4)当氢气的流量稳定并充满碳纳米管反应炉后，向碳纳米管反应炉内通入1～100mg/mL的液态碳源和催化剂混合溶液，所述的液态碳源和催化剂混合溶液首先经过碳纳米管反应炉的蒸发区变成气态后再进入碳纳米管反应炉的生长区；

(5)在碳纳米管反应炉的生长区内，根据碳纳米管阵列所需高度设定反应时间，反应完毕后，停止通入液态碳源和催化剂混合溶液，并切断氢气；

(6)将碳纳米管反应炉的生长区加热至900～1000℃，通过热处理重融基片表面，提高碳纳米管阵列与基片的结合力；

(7)停止加热，并调小氩气的流量至100～200mL/min，待冷却至室温后从碳纳米管反应炉内取出基片样件。

所述的液态碳源和催化剂混合溶液为二茂铁溶于二甲苯后的1～100mg/mL的溶液。所述混合溶液的浓度为20mg/mL。

所述基片的材料为石英，钛，金，或者钼。所述的基片表面上蒸镀有铝镍双金属缓冲层。