[go: up one dir, main page]

CN102001641B - 碳纳米管线状结构的制备方法 - Google Patents

碳纳米管线状结构的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102001641B
CN102001641B CN2009101899150A CN200910189915A CN102001641B CN 102001641 B CN102001641 B CN 102001641B CN 2009101899150 A CN2009101899150 A CN 2009101899150A CN 200910189915 A CN200910189915 A CN 200910189915A CN 102001641 B CN102001641 B CN 102001641B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nanotube
linear structure
nanotube linear
films
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009101899150A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102001641A (zh
Inventor
冯辰
姜开利
范守善
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Original Assignee
Tsinghua University
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University, Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd filed Critical Tsinghua University
Priority to CN2009101899150A priority Critical patent/CN102001641B/zh
Priority to US12/650,804 priority patent/US8444947B2/en
Priority to JP2010192177A priority patent/JP5180266B2/ja
Publication of CN102001641A publication Critical patent/CN102001641A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102001641B publication Critical patent/CN102001641B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/10—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
    • D06M13/144—Alcohols; Metal alcoholates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/168—After-treatment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/40—Fibres of carbon
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/10—Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
    • D10B2101/12—Carbon; Pitch
    • D10B2101/122—Nanocarbons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种碳纳米管线状结构的制备方法，其包括以下步骤：提供多个基底，每一基底均具有一生长有碳纳米管阵列的生长表面，所述多个基底的生长表面处于不同的平面；沿与每一基底的生长表面成0°至50°的拉膜角度拉取碳纳米管阵列以获得多个碳纳米管膜；提供一基准位置，在该基准位置合并所述多个碳纳米管膜，以形成一个碳纳米管线状结构。

Description

碳纳米管线状结构的制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管结构的制备方法，尤其涉及一种碳纳米管线状结构的制备方法。
背景技术
碳纳米管是1991年由日本科学家饭岛澄男教授发现的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。碳纳米管应用领域非常广阔，例如，它可用于制作场效应晶体管、原子力显微镜针尖、场发射电子枪、纳米模板等。但是，目前碳纳米管的应用基本上都是在微观尺度下，因此操作较困难。所以，将碳纳米管组装成具有宏观尺度的结构对于碳纳米管的应用具有重要意义。
范守善等人在Spinning Continuous CNT Yarns(Nature，2002，419：801)一文中揭露了从一超顺排碳纳米管阵列中可以拉出一根连续的纯碳纳米管线的方法，这种方法所制得的碳纳米管线包括多个在范德华力作用下首尾相接的碳纳米管束片段，每个碳纳米管束片段具有大致相等的长度，且每个碳纳米管束片段由多个相互平行的碳纳米管束构成。如图1所示为一个从一超顺排碳纳米管阵列1拉出一根连续碳纳米管线4的简单模型。多个碳纳米管束片段2在范德华力的作用下首尾相接构成连续的碳纳米管线4。但这种单根碳纳米管线4的机械强度及韧性等都比较差，例如，拉出一根200微米宽的线需要0.1毫牛顿的力，而只要0.5毫牛顿的力就将其折断了。
范守善等人于2005年12月16日申请，于2007年06月20日公开的公开号为CN1982209A的中国公开专利申请中揭示了一种碳纳米管丝及其制备方法。其中，所述碳纳米管丝包括多个首尾相接的碳纳米管束片段，每个碳纳米管束片段具有大致相等的长度，且每个碳纳米管束片段由多个相互平行的碳纳米管束构成。该种碳纳米管丝的制作方法包括以下步骤：提供一超顺排碳纳米管阵列；采用一拉伸工具从该超顺排碳纳米管阵列拉取一碳纳米管膜；将拉出的碳纳米管膜经过一有机溶剂浸润处理后收缩成为一碳纳米管丝；收集所制得的碳纳米管丝。该种碳纳米管丝的机械强度相较于碳纳米管线有较大的增加，但是，该碳纳米管丝的直径受到碳纳米管阵列大小的限制，碳纳米管阵列受到基底大小的限制，使得所述碳纳米管丝的机械强度及韧性依然受到限制。因此，一定程度上限制了其应用。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种具有较好的机械强度及韧性的碳纳米管线状结构及其制备方法。
所述碳纳米管线状结构的制备方法，其包括以下步骤：提供多个基底，每一基底均具有一生长有碳纳米管阵列的生长表面，所述多个基底的生长表面处于不同的平面；沿与每一基底的生长表面成0°至50°的拉膜角度拉取碳纳米管阵列以获得多个碳纳米管膜；提供一基准位置，在该基准位置合并所述多个碳纳米管膜，以形成一个碳纳米管线状结构。
与现有技术相比较，本发明提供的碳纳米管线状结构的制备方法采用多个碳纳米管阵列拉膜制得多个碳纳米管膜，之后合并所述多个碳纳米管膜，以形成一个碳纳米管线状结构。该碳纳米管线状结构具有较大的直径，因此具有较好的机械强度及韧性。由于可通过控制用于拉膜的生长有碳纳米管阵列的基底的个数，因此该碳纳米管线状结构的直径可控，故，该碳纳米管线状结构应用范围较广。
附图说明
图1是现有技术中从一超顺排碳纳米管阵列中拉出一根连续碳纳米管线的模型图。
图2是本发明第一实施例提供的碳纳米管线状结构的制备方法的流程图。
图3是本发明第一实施例提供的碳纳米管线状结构的制备方法的过程示意图。
图4是本发明第一实施例提供的碳纳米管线状结构的制备方法中所采用的生长有碳纳米管阵列的基底的示意图。
图5是本发明第一实施例提供的碳纳米管线状结构的制备方法中所采用的锯齿形排列碳纳米管阵列的示意图。
图6是本发明第二实施例提供的碳纳米管线状结构的制备方法的过程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例提供的碳纳米管线状结构的制备方法作进一步的详细说明。
请一并参阅图2、图3和图4，本发明第一实施例提供一碳纳米管线状结构的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S101：提供多个基底12，每一基底12均具有一生长有碳纳米管阵列10的生长表面122，所述多个基底12的生长表面122处于不同的平面；
步骤S102：沿与每一基底12的生长表面122成0°至50°的拉膜角度拉取碳纳米管阵列10以获得多个碳纳米管膜20；
步骤S103：提供一基准位置22，在该基准位置22合并所述多个碳纳米管膜20，以形成一个碳纳米管线状结构26。
在步骤S101中，所述多个基底12处于不同的平面，其可以排列成各种形状，例如直线形，扇形或锯齿形。本实施例中，所述三个基底12沿垂直于基底12的生长表面122的方向重叠排列即呈直线形排列。此时，多个基底12的生长表面122均相互平行，且处于不同的平面。
所述碳纳米管阵列10包括多个大致沿其同一个生长方向排列的碳纳米管。在这里还需要进一步说明的是，所述“大致”的意思是由于碳纳米管在生长过程中受各种因素的制约，如碳源气气流的流动速度不一致，碳源气的浓度的不均匀以及催化剂的不平整，不可能也不必使碳纳米管阵列10中的每根碳纳米管完全沿其生长方向排列，即每根碳纳米管完全平行。本实施例中所述碳纳米管阵列10为超顺排碳纳米管阵列。所述超顺排碳纳米管阵列为多个彼此平行且垂直于基底生长的碳纳米管形成的纯碳纳米管阵列。所述超顺排碳纳米管阵列中的碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管。所述单壁碳纳米管的直径优选为0.5纳米～50纳米。所述双壁碳纳米管的直径优选为1.0纳米～50纳米。所述多壁碳纳米管的直径优选为1.5纳米～50纳米。本实施例中，超顺排碳纳米管阵列的制备方法采用化学气相沉积法。所述采用化学气相沉积法制备超顺排碳纳米管阵列的方法包括以下步骤：
首先，在一基底12的生长表面122上形成一层均匀的催化剂薄膜层14，该催化剂薄膜层14可通过热沉积法、电子束沉积法或溅射法实现。该基底12的材料为玻璃、石英、硅或氧化铝。本实施例采用4英寸的平滑硅基底。该催化剂薄膜层14的材料为铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等金属或其任意组合的合金。本实施例采用铁为催化剂。
其次，将所述形成有催化剂薄膜层14的基底12在高温空气中退火约30分钟至90分钟，以形成催化剂颗粒。
再次，退火冷却后，再将分布有催化剂颗粒的基底12放入反应炉中，在氩气保护气体环境下，加热至700～1000摄氏度。
最后通入碳源气，持续5分钟至30分钟，得到一高度为200微米至400微米的超顺排碳纳米管阵列10。该超顺排碳纳米管阵列10包含多个彼此平行且垂直于基底12的生长表面122生长的多个碳纳米管。通过控制所述生长条件，该碳纳米管阵列10中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。其中，碳源气可为乙炔、乙烯、甲烷等碳氢化合物。本实施例中，所述碳源气为乙炔。
可选择地，请参阅图5，所述多个基底12呈锯齿形排列。所述多个呈锯齿形排列的基底12可由一锯齿形承载装置13支撑。所述锯齿形承载装置13具有多个锯齿，每个锯齿均具有两个相交的锯齿面130，碳纳米管阵列10的基底12可位于该两个相交的锯齿面130的表面。
在步骤S102中，本实施例中，从任一碳纳米管阵列10拉取获得碳纳米管膜20的方法可以相同。以下详细说明从一个碳纳米管阵列10拉取碳纳米管膜的方法，所述从一个碳纳米管阵列10拉取一碳纳米管膜20的方法具体包括以下步骤：
首先，提供一拉伸工具，采用该拉伸工具与一个碳纳米管阵列10中的多个碳纳米管相粘结。本实施例中，所述拉伸工具优选为一具有一定宽度的胶带，该胶带的宽度略大于该胶带与碳纳米管阵列10粘结处的宽度。
其次，以一定速度沿与该碳纳米管阵列10的基底12的生长表面122成一定角度且向一基准位置22靠拢的方向拉取该多个碳纳米管。该多个碳纳米管在拉力作用下沿该拉取方向逐渐脱离基底12的生长表面122的同时，由于范德华力作用，该选定的多个碳纳米管分别与其它碳纳米管首尾相连地连续地被拉出，从而形成一连续的碳纳米管膜20。该碳纳米管膜20中的碳纳米管的排列方向基本平行于该碳纳米管膜20的拉取方向。
所述一定角度可记为拉膜角度α，所述拉膜角度的范围为大于0°，小于等于50°，优选为大于0°，小于等于5°。本实施例中，所述三个碳纳米管阵列的拉膜角度依次为α1、α2、α3，其中α1＜α2＜α3，其中α1介于0°至5°，α2介于5°至10°，α3介于10°至15°。若基底12的长度为L，拉膜角度为α，则任一碳纳米管阵列与其上方的碳纳米管阵列的距离应大于
Figure G2009101899150D00051
以保证在拉膜过程中每一碳纳米管阵列均不被其上方的碳纳米管阵列阻挡。
可以理解，采用多个拉伸工具依次从所述多个碳纳米管阵列10拉膜可获得多个碳纳米管膜20。
在步骤S103中，本实施例中，提供一基准位置22，在该基准位置22合并所述多个碳纳米管膜20，以形成一个碳纳米管线状结构26可以通过下述方法实现。该方法包括以下步骤：
(1)提供一基准位置22；在该基准位置22，将所述多个碳纳米管膜20合并为一个预处理碳纳米管线状结构24。
在步骤S102中的拉膜过程中，所述多个碳纳米管的拉膜方向即是朝向一基准位置22拉膜。所述多个碳纳米管膜20汇聚至基准位置22后，即可将其合并。相比于将多个碳纳米管膜20先后合并的情况，在一基准位置22合并多个碳纳米管膜20可简化制备碳纳米管线状结构的方法，提高生产效率。
将所述多个碳纳米管膜20进行合并加工处理，使该多个碳纳米管膜20合并为一预处理碳纳米管线状结构24。由于每个碳纳米管膜20都有较强的粘性，所以所述多个碳纳米管膜20合并之后将会相互粘结在一起。
(2)用有机溶剂32处理所述预处理碳纳米管线状结构24，得到一个碳纳米管线状结构26。
具体地，可以通过试管或滴瓶30将有机溶剂32滴落在所述预处理碳纳米管线状结构24的表面，浸润整个预处理碳纳米管线状结构24。本实施例中，将一滴瓶30放置于预处理碳纳米管线状结构24上方，滴瓶30底部具有一滴口34，有机溶剂32从滴口34滴落于预处理碳纳米管线状结构24的表面。该有机溶剂32为易挥发性的有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中所述有机溶剂采用乙醇。该预处理碳纳米管线状结构24经有机溶剂32浸润处理后，在挥发性有机溶剂32的表面张力的作用下，该预处理碳纳米管线状结构24收缩成一碳纳米管线状结构26。该碳纳米管线状结构26包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管通过范德华力首尾相连且沿碳纳米管线状结构26的长度方向平行且紧密排列；且从该碳纳米管线状结构26的横截面分不出该碳纳米管线状结构26是由几个碳纳米管膜组成的，各个碳纳米管膜均匀分散其中，且各个碳纳米管膜之间没有明显的界面。
进一步地，还可以采用一烘干步骤烘干该采用有机溶剂处理后的碳纳米管线状结构26。具体地，可以使所述经有机溶剂处理后的碳纳米管线状结构26通过一烘干箱36，该烘干箱36的温度为80℃～100℃，使该碳纳米管线状结构26中的有机溶剂迅速挥发，使得碳纳米管线状结构26中的碳纳米管更紧密排列。另外，也可以采用一吹风机将该经过有机溶剂处理的碳纳米管线状结构26中的有机溶剂吹干。该烘干后的碳纳米管线状结构26的直径不小于120微米。本实施例中，所述烘干后的碳纳米管线状结构26的直径为200微米。
进一步，收集所制得的碳纳米管线状结构26。具体为采用电机38将该碳纳米管线状结构26缠绕到该电机38的卷轴28上。可以理解，也可采用手工的方法将该碳纳米管线状结构26卷到卷轴28上。
可以理解，上述制备碳纳米管线状结构26的过程是连续进行的。
请参阅图6，本发明第二实施例提供一种碳纳米管线状结构的制备方法，该制备方法主要包括以下步骤：
步骤S201：提供多个基底42，每一基底42均具有一生长有碳纳米管阵列40的生长表面422，所述多个基底42的生长表面422处于不同的平面。
所述提供多个生长有碳纳米管阵列40的基底42的制备方法及该碳纳米管阵列40的结构与本发明第一实施例步骤S 101中提供的生长有碳纳米管阵列10的基底12的制备方法及碳纳米管阵列10的结构相似。不同之处在于，该第二实施例中的多个生长有碳纳米管阵列10的基底42成扇形排列。该多个基底42的数量为四个，采用扇形的排列方式，其中，该四个基底42的生长表面422均位于不同的平面。
步骤S202：以一定速度沿与每一碳纳米管阵列40的基底42的生长表面成0°至50°的拉膜角度拉取碳纳米管阵列40以获得多个碳纳米管膜50。
所述步骤S202中的碳纳米管膜50的制备方法与第一实施例中步骤S102的制备方法相似。其不同之处在于，本实施例中四个碳纳米管阵列40的拉膜角度γ1、γ2、γ3及γ4的大小相等且均大于0°小于5°。由于，碳纳米管阵列拉膜的角度优选为大于0°小于5°。因此，采用扇形排列的方式可以使碳纳米管阵列的拉膜角度变小，有助于提高碳纳米管阵列的拉膜质量，进而提高所制备的碳纳米管线状结构的质量。若基底42的长度为L，其拉膜角度为γ，则任一碳纳米管阵列40与其上方的碳纳米管阵列40的距离应大于
Figure G2009101899150D00071
以保证在拉膜过程中每一碳纳米管阵列40均不被其上方的碳纳米管阵列40阻挡。
步骤S203：提供一基准位置52，在该基准位置52合并所述多个碳纳米管膜50，以形成一个碳纳米管线状结构54。
该步骤S203具体包括以下步骤：(1)提供一基准位置52，在该基准位置52，将所述多个碳纳米管膜50合并为一个预处理碳纳米管线状结构54；(2)扭转所述预处理碳纳米管线状结构54；(3)用有机溶剂62处理所述扭转后的预处理碳纳米管线状结构55，得到一个碳纳米管线状结构56。
所述步骤(1)提供一基准位置52，在该基准位置52，将所述多个碳纳米管膜50合并为一个预处理碳纳米管线状结构54的步骤与第一实施例中在一基准位置22，将所述多个碳纳米管膜20合股从而合并为一个预处理碳纳米管线状结构24的步骤相似。
在步骤S202中的拉膜过程中，所述多个碳纳米管膜50的拉膜方向即是朝向一基准位置52拉膜。所述多个碳纳米管膜50汇聚至基准位置52后，即可将其合并。相比于将多个碳纳米管膜50先后合并的情况，在一基准位置52合并多个碳纳米管膜50可简化制备碳纳米管线状结构的方法，提高生产效率。
所述步骤(2)中，采用一机械力扭转所述预处理碳纳米管线状结构54，得到一扭转的预处理碳纳米管线状结构55。其中，所述扭转的预处理碳纳米管线状结构55包括多个绕该扭转的预处理碳纳米管线状结构55的轴向螺旋排列的碳纳米管；且从该扭转的预处理碳纳米管线状结构55的横截面分不出该扭转的预处理碳纳米管线状结构55是由几个碳纳米管膜50组成的，各个碳纳米管膜50均匀分散其中，且各个碳纳米管膜50之间没有明显的界面。具体地，该扭转的预处理碳纳米管线状结构55包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该扭转的预处理碳纳米管线状结构55长度不限。
所述步骤(3)用有机溶剂62处理所述扭转后的预处理碳纳米管线状结构55，得到一个扭转的碳纳米管线状结构56的方法与第一实施例中用有机溶剂32处理所述预处理碳纳米管线状结构24，得到一个碳纳米管线状结构26的方法相同。
进一步地，可以采用一烘干步骤烘干该采用有机溶剂62处理后的碳纳米管线状结构56；以及一收集所制得的碳纳米管线状结构56的步骤。其中，所述烘干步骤以及收集步骤与本发明第一实施例提供的烘干步骤和收集步骤相似。可以理解，所述拉取及处理该多个碳纳米管膜50的步骤可连续进行。
本发明第三实施例提供一种碳纳米管线状结构的制备方法，其与第一实施例提供的碳纳米管线状结构的制备方法基本相似。主要区别在于，本实施例在从所述多个碳纳米管阵列中拉取获得多个碳纳米管膜的步骤之后，进一步地要在该多个碳纳米管膜上形成至少一层金属材料，从而形成多个碳纳米管复合膜；处理所述多个碳纳米管复合膜，以形成一个碳纳米管线状结构。本实施例碳纳米管线状结构的制备方法主要包括以下步骤：
步骤S301，提供多个基底，每一基底均具有一生长有碳纳米管阵列的生长表面，所述多个基底的生长表面处于不同的平面。
步骤S302，以一定速度沿与每一碳纳米管阵列的基底的生长表面成0°至50°的拉膜角度拉取碳纳米管阵列以获得多个碳纳米管膜。
步骤S303，在所述多个碳纳米管膜上形成至少一层金属材料，从而形成多个碳纳米管复合膜。
在步骤S303中，所述金属材料的材料优选为金、银、铂、铜或其合金，该金属材料的厚度优选为1～20纳米。所述在多个碳纳米管膜上形成至少一层金属材料的方法可采用物理方法，如物理气相沉积法(PVD)包括真空蒸镀或离子溅射等，也可采用化学方法，如电镀或化学镀等。优选地，本实施例采用真空蒸镀法在所述多个碳纳米管膜上先形成一层铜金属材料，后形成一层铂金属材料。
所述碳纳米管复合膜包括一碳纳米管膜及至少一层金属材料，且至少有部分金属材料形成于该碳纳米管膜中的碳纳米管表面。本实施例中，所述碳纳米管复合膜包括一碳纳米管膜、一层铜金属材料及一层铂金属材料。
步骤S304，合并所述多个碳纳米管复合膜，以形成一碳纳米管线状复合结构。
步骤S304与第一实施例之步骤S103相似。本实施例提供的碳纳米管线状结构的结构与第一实施例提供的碳纳米管线状结构的结构相似，不同之处在于：该碳纳米管线状结构为碳纳米管线状复合结构。该碳纳米管线状复合结构包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管，且该多个碳纳米管沿碳纳米管线状复合结构的长度方向平行排列且紧密排列；且该多个碳纳米管的表面设置有至少一层金属材料。另外，从该碳纳米管线状复合结构的横截面分不出该碳纳米管线状结构是由几个碳纳米管复合膜组成的，各个碳纳米管复合膜均匀分散其中，且各个碳纳米管复合膜之间没有明显的界面。本实施例中，该碳纳米管线状结构包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管，且该多个碳纳米管沿同碳纳米管线状结构的长度方向平行排列且紧密排列；且该多个碳纳米管的表面设置有一层铜金属材料及一层铂金属材料，且该铜金属材料设置于该多个碳纳米管与铂金属材料之间。
可以理解，也可以在本发明第二实施例提供的碳纳米管线状结构的制备方法的步骤S202，即从所述多个碳纳米管阵列中拉取获得多个碳纳米管膜的步骤之后，在该多个碳纳米管膜上形成至少一层金属材料，从而形成多个碳纳米管复合膜；处理所述多个碳纳米管复合膜，以形成一个扭转的碳纳米管复合线状结构。该扭转的碳纳米管复合线状结构包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管，且该多个碳纳米管沿该扭转的碳纳米管线状结构的轴向螺旋排列；且该多个碳纳米管的表面设置有至少一层金属材料。另外，从该扭转的碳纳米管复合线状结构的横截面分不出该扭转的碳纳米管线状结构是由几个碳纳米管复合膜组成的，各个碳纳米管复合膜均匀分散其中，且各个碳纳米管复合膜之间没有明显的界面。
本发明提供的碳纳米管线状结构的制备方法采用多个碳纳米管阵列拉膜制得多个碳纳米管膜，之后合并所述多个碳纳米管膜，以形成一个碳纳米管线状结构。该碳纳米管线状结构具有较大的直径，因此具有较好的机械强度及韧性。由于可通过控制用于拉膜的生长有碳纳米管阵列的基底的个数，因此该碳纳米管线状结构的直径可控，故，该碳纳米管线状结构应用范围较广。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (15)

1.一种碳纳米管线状结构的制备方法，其包括以下步骤：
提供多个基底，每一基底均具有一生长有碳纳米管阵列的生长表面，所述多个基底的生长表面处于不同的平面，所述多个基底沿垂直于基底的生长表面的方向重叠排列；
沿与每一基底的生长表面成0°至50°的拉膜角度拉取碳纳米管阵列以获得多个碳纳米管膜；
提供一基准位置，在该基准位置合并所述多个碳纳米管膜，以形成一个碳纳米管线状结构。
2.如权利要求1所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述合并多个碳纳米管膜，以形成一个碳纳米管线状结构的方法包括以下步骤：将所述多个碳纳米管膜合并为一个预处理碳纳米管线状结构；采用有机溶剂处理该预处理碳纳米管线状结构以得到一个碳纳米管线状结构。
3.如权利要求2所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述采用有机溶剂处理该预处理碳纳米管线状结构以得到一个碳纳米管线状结构的步骤之后进一步包括烘干所述碳纳米管线状结构的步骤。
4.如权利要求2所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述将所述多个碳纳米管膜合并为一个预处理碳纳米管线状结构的步骤之后,采用有机溶剂处理该预处理碳纳米管线状结构的步骤之前，进一步包括扭转所述预处理碳纳米管线状结构，得到一扭转的预处理碳纳米管线状结构的步骤。
5.如权利要求2所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述将多个碳纳米管膜合并为一个预处理碳纳米管线状结构的方法为将该多个碳纳米管膜合股成为一个预处理碳纳米管线状结构。
6.如权利要求1所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述获得多个碳纳米管膜的步骤之后，合并多个碳纳米管膜的步骤之前进一步包括在所述多个碳纳米管膜上形成至少一层金属材料的步骤。
7.如权利要求6所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述在多个碳纳米管膜上形成至少一层金属材料的方法包括物理气相沉积法、化学镀法或电镀法。
8.如权利要求1所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管，且该多个碳纳米管沿着碳纳米管线状结构的长度方向平行排列。
9.如权利要求4所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管，且该多个碳纳米管沿该碳纳米管线状结构的轴向螺旋排列。
10.如权利要求1所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述多个基底为三个基底，该三个基底的生长表面上的碳纳米管阵列的拉膜角度为α1、α2、α3，其中α1<α2<α3，其中α1介于0°至5°，α2介于5°至10°，α3介于10°至15°。
11.如权利要求1所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述基底的长度为L，所述拉膜角度为α，所述碳纳米管阵列中的任一碳纳米管阵列与其上方的碳纳米管阵列的距离大于
12.如权利要求1所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述多个基底呈扇形排列。
13.如权利要求12所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述多个基底的生长表面上的碳纳米管阵列的拉膜角度均介于0°至5°。
14.如权利要求1所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述形成一个碳纳米管线状结构的步骤之后进一步包括一收集所形成的碳纳米管线状结构的步骤。
15.如权利要求14所述的碳纳米管线状结构的制备方法，其特征在于，所述收集所形成的碳纳米管线状结构的步骤具体为采用电机将该碳纳米管线状结构缠绕在电机的卷轴上。
CN2009101899150A 2009-08-28 2009-08-28 碳纳米管线状结构的制备方法 Expired - Fee Related CN102001641B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101899150A CN102001641B (zh) 2009-08-28 2009-08-28 碳纳米管线状结构的制备方法
US12/650,804 US8444947B2 (en) 2009-08-28 2009-12-31 Method for making carbon nanotube wire structure
JP2010192177A JP5180266B2 (ja) 2009-08-28 2010-08-30 カーボンナノチューブ線状構造体の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101899150A CN102001641B (zh) 2009-08-28 2009-08-28 碳纳米管线状结构的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102001641A CN102001641A (zh) 2011-04-06
CN102001641B true CN102001641B (zh) 2013-06-05

Family

ID=43625240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009101899150A Expired - Fee Related CN102001641B (zh) 2009-08-28 2009-08-28 碳纳米管线状结构的制备方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8444947B2 (zh)
JP (1) JP5180266B2 (zh)
CN (1) CN102001641B (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101458846B1 (ko) * 2004-11-09 2014-11-07 더 보드 오브 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 나노섬유 리본과 시트 및 트위스팅 및 논-트위스팅 나노섬유 방적사의 제조 및 애플리케이션
JP5994087B2 (ja) * 2011-08-10 2016-09-21 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所 カーボンナノチューブ撚糸およびその製造方法
US20130048337A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Tyco Electronics Corporation Carbon-based substrates with organometallic fillers
CN103159204B (zh) 2011-12-09 2015-03-25 北京富纳特创新科技有限公司 碳纳米管膜的制备方法
CN103167645B (zh) 2011-12-09 2015-06-10 北京富纳特创新科技有限公司 加热垫的制备方法
US9903350B2 (en) 2012-08-01 2018-02-27 The Board Of Regents, The University Of Texas System Coiled and non-coiled twisted polymer fiber torsional and tensile actuators
US20140057127A1 (en) * 2012-08-22 2014-02-27 Infineon Technologies Ag Method for processing at least one carbon fiber, method for fabricating a carbon copper composite, and carbon copper composite
WO2014080707A1 (ja) * 2012-11-22 2014-05-30 Jnc株式会社 カーボンナノチューブアレイの製造方法、紡績源部材、およびカーボンナノチューブを備える構造体
US9293233B2 (en) 2013-02-11 2016-03-22 Tyco Electronics Corporation Composite cable
CN103303898B (zh) * 2013-05-20 2016-03-30 中国科学院物理研究所 水平定向碳纳米管阵列及其制备方法
CN105408535B (zh) * 2013-07-22 2017-10-13 村田机械株式会社 纱线制造装置
US20180044819A1 (en) * 2015-02-27 2018-02-15 Hitachi Zosen Corporation Method for manufacturing carbon nanotube fiber, apparatus for manufacturing carbon nanotube fiber, and carbon nanotube fiber
KR20180036954A (ko) * 2015-06-12 2018-04-10 린텍 가부시키가이샤 탄소 나노튜브 포리스트 라미네이트 바디 및 탄소 나노튜브 포리스트 라미네이트 바디를 생성하는 방법
JP6604759B2 (ja) 2015-07-10 2019-11-13 日立造船株式会社 カーボンナノチューブウェブの製造方法、カーボンナノチューブ集合体の製造方法およびカーボンナノチューブウェブの製造装置
JP6754573B2 (ja) * 2016-01-05 2020-09-16 リンテック株式会社 引出装置
EP3409819A4 (en) 2016-01-29 2019-07-31 Hitachi Zosen Corporation DEVICE FOR PRODUCING A CARBON NANOTUBE THREAD
CN105696094A (zh) * 2016-04-01 2016-06-22 三河市浩运盛跃碳纳米科技有限公司 碳纳米管纤维的拉拔系统和方法
TWI640470B (zh) 2016-06-10 2018-11-11 美國琳得科股份有限公司 奈米纖維片
WO2018118682A1 (en) * 2016-12-19 2018-06-28 Lintec Of America, Inc. Nanofiber yarn spinning system
CN107421567B (zh) * 2017-06-06 2019-09-27 南京邮电大学 一种扭转型碳纳米管的实现方法及其在传感器上的应用
CN113005575B (zh) * 2021-03-08 2022-10-18 苏州大学 包覆纱纺纱装置及碳纤维包覆纱的制备方法
KR102736102B1 (ko) * 2022-01-25 2024-11-29 부산대학교 산학협력단 탄소나노섬유 건식방사 연속 제조방법 및 이를 위한 제조장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101458846B1 (ko) * 2004-11-09 2014-11-07 더 보드 오브 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 나노섬유 리본과 시트 및 트위스팅 및 논-트위스팅 나노섬유 방적사의 제조 및 애플리케이션
CN100500556C (zh) * 2005-12-16 2009-06-17 清华大学 碳纳米管丝及其制作方法
US7651033B2 (en) * 2005-12-19 2010-01-26 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Noncontract IC tag with non-conductive metal film
WO2007119747A1 (ja) * 2006-04-13 2007-10-25 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha 微細炭素繊維撚糸を連続的に製造する方法、装置、及び該方法によって製造された微細炭素繊維撚糸
CN101239712B (zh) * 2007-02-09 2010-05-26 清华大学 碳纳米管薄膜结构及其制备方法
TWI327177B (en) 2007-02-12 2010-07-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Carbon nanotube film and method for making same
CN101458598B (zh) * 2007-12-14 2011-06-08 清华大学 触摸屏及显示装置
TWI366930B (en) 2007-12-21 2012-06-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Touch panel and displaying device using the same
CN101471211B (zh) * 2007-12-29 2010-06-02 清华大学 热发射电子器件
TWI330858B (en) 2008-02-15 2010-09-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Thermionic emission device
JP5229732B2 (ja) * 2008-11-11 2013-07-03 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所 微細炭素繊維撚糸の製造装置及び製造方法
CN101905878A (zh) * 2009-06-04 2010-12-08 清华大学 碳纳米管线状结构及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5180266B2 (ja) 2013-04-10
US8444947B2 (en) 2013-05-21
US20110052478A1 (en) 2011-03-03
JP2011046604A (ja) 2011-03-10
CN102001641A (zh) 2011-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102001641B (zh) 碳纳米管线状结构的制备方法
CN101499328B (zh) 绞线
CN100500556C (zh) 碳纳米管丝及其制作方法
CN101499338B (zh) 绞线的制备方法
JP3363759B2 (ja) カーボンナノチューブデバイスおよびその製造方法
TWI312337B (en) Method for making the carbon nanotubes silk
CN101538031B (zh) 碳纳米管针尖及其制备方法
CN105271165B (zh) 碳纤维膜
JP2010281025A (ja) カーボンナノチューブ線状構造体の製造方法
CN105439114B (zh) 碳纤维膜及其制备方法
TWI380949B (zh) 奈米碳管長線結構
CN101676452B (zh) 碳纳米管纱的制备方法
US20110142744A1 (en) Method for making carbon nanotube structure
CN102092670B (zh) 碳纳米管复合结构及其制备方法
Pint et al. Odako growth of dense arrays of single-walled carbon nanotubes attached to carbon surfaces
TWI342027B (en) Method for making twisted yarn
TW201125814A (en) Method for making carbon nanotube structure
TW201020209A (en) Carbon nanotube film
TWI391323B (zh) 奈米碳管線狀結構的製備方法
TWI386366B (zh) 奈米碳管紗的製備方法
TWI362684B (en) Method of making field emission electron source
TWI402210B (zh) 奈米碳管線狀結構及其製備方法
CN105329841B (zh) 碳纳米管膜的制备方法
CN103086351B (zh) 碳纳米管复合结构
CN100436312C (zh) 一种碳纳米管器件制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130605