碳納米管膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種碳納米管膜的制備方法，尤其涉及一種從碳納米管陣列中拉取獲 得的碳納米管膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳納米管是一種由石墨烯片卷成的中空管狀物，其具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)及電 學(xué)性質(zhì)，因此具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。由于單根碳納米管的尺寸為納米級(jí)，難于加以利用， 人們嘗試將多個(gè)碳納米管作為原材料，制成具有較大尺寸的宏觀碳納米管膜。例如由 多個(gè)碳納米管形成的宏觀膜狀結(jié)構(gòu)，如碳納米管膜。公告號(hào)為CN101458975B的中國(guó)發(fā) 明專利中揭露了一種從碳納米管陣列中直接拉取獲得的碳納米管膜，這種碳納米管膜 具有較好的透明度，且具有宏觀尺度并能夠自支撐，其包括多個(gè)在范德華力作用下首尾 相連的碳納米管。由于這種直接從陣列中拉取獲得的碳納米管膜中碳納米管基本沿同 一方向延伸，因此能夠較好的發(fā)揮碳納米管軸向具有的導(dǎo)電及導(dǎo)熱等各種優(yōu)異性質(zhì)，具 有極為廣泛的產(chǎn)業(yè)前景，例如可以應(yīng)用于觸摸屏(如中國(guó)專利CN101419518B)、液晶顯示 器(如中國(guó)專利CN101498865B)、揚(yáng)聲器（如中國(guó)專利CN101605289B)、加熱裝置（如中國(guó) 專利CN101868066B)、薄膜晶體管(如中國(guó)專利CN101582449B)及導(dǎo)電線纜（如中國(guó)專利 CN101499337B)等多種領(lǐng)域。
[0003] 然而，該碳納米管膜從一碳納米管陣列中拉出，膜的寬度受到該碳納米管陣列尺 寸的限制。現(xiàn)有技術(shù)中的能夠用于拉取碳納米管膜的碳納米管陣列是采用化學(xué)氣相沉積法 在生長(zhǎng)基底表面生長(zhǎng)獲得。生長(zhǎng)基底的尺寸不但受到制造工藝的限制，還受化學(xué)氣相沉積 反應(yīng)爐尺寸的限制。目前用于生長(zhǎng)碳納米管陣列的生長(zhǎng)基底最大直徑約為8英寸，難以滿 足更寬尺寸碳納米管膜的生產(chǎn)需要。
[0004] 中國(guó)專利CN101734644B公開(kāi)了一種碳納米管膜的拉伸方法，其將從碳納米管陣 列中拉出的碳納米管膜進(jìn)一步橫向拉伸，從而使碳納米管膜的寬度擴(kuò)大，得到寬度較寬的 碳納米管膜。然而，從碳納米管陣列中拉取得到的碳納米管膜是一種僅由碳納米管之間通 過(guò)范德華力相互吸引而搭接形成的超薄膜，對(duì)碳納米管膜進(jìn)行拉伸時(shí)，稍有不慎即會(huì)造成 碳納米管膜的破裂，因此這種方法難于大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，確有必要提供一種能夠解決上述問(wèn)題的碳納米管膜的制備方法。
[0006] -種碳納米管膜的制備方法，包括以下步驟：提供一轉(zhuǎn)移至彈性代替基底表面的 碳納米管陣列，該碳納米管陣列靠近該彈性代替基底的表面為第二表面，遠(yuǎn)離該彈性代替 基底的表面為第一表面，該碳納米管陣列的形態(tài)能夠使得一碳納米管膜可以從該碳納米管 陣列中連續(xù)地拉出，該碳納米管膜包括多個(gè)首尾相連的碳納米管；在該碳納米管陣列的第 一表面形成至少一刻蝕槽，該刻蝕槽的長(zhǎng)度方向?yàn)榈诙较?；沿垂直于該第二方向的第?方向拉伸該彈性代替基底，從而增大該彈性代替基底上碳納米管陣列在該第一方向上的長(zhǎng) 度；以及沿該第二方向從該彈性代替基底上的碳納米管陣列拉取該碳納米管膜。
[0007] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)將碳納米管陣列轉(zhuǎn)移至彈性代替基底，并保持該碳 納米管陣列仍具有拉膜性能，當(dāng)需要寬度較寬的碳納米管膜時(shí)，可以通過(guò)拉伸該彈性代替 基底先使碳納米管陣列展寬，從而從中方便的獲得寬度較寬的碳納米管膜，而避免了對(duì)厚 度較小的碳納米管膜進(jìn)行直接操作引起的破壞。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1為本發(fā)明施例提供的碳納米管膜的制備方法的俯視示意圖。
[0009] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例從碳納米管陣列中拉取獲得的碳納米管膜的掃描電鏡照片。
[0010] 圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移方法的側(cè)視示意圖。
[0011] 圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移方法的側(cè)視示意圖。
[0012] 圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移方法的側(cè)視示意圖。
[0013] 圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移方法的側(cè)視示意圖。
[0014] 圖7為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的碳納米管陣列的轉(zhuǎn)移方法的側(cè)視示意圖。
[0015]圖8為本發(fā)明實(shí)施例在該彈性代替基底表面的碳納米管陣列上形成刻蝕槽的過(guò) 程不意圖。
[0016] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例拉伸代替基底時(shí)碳納米管陣列的變化示意圖。
[0017] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例從拉伸后的代替基底上的碳納米管陣列拉取碳納米管膜的 側(cè)視示意圖。
[0018] 主要元件符號(hào)說(shuō)明
如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的碳納米管膜的制備方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0020] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種碳納米管膜的制備方法，包括以下步驟： S1，提供一轉(zhuǎn)移至彈性代替基底30表面的碳納米管陣列10,該碳納米管陣列靠近該彈 性代替基底的表面為第二表面，遠(yuǎn)離該彈性代替基底的表面為第一表面，該碳納米管陣列 10的形態(tài)能夠使得一碳納米管膜40可以從該碳納米管陣列10中連續(xù)地拉出，該碳納米管 膜40包括多個(gè)首尾相連的碳納米管； 52, 在該碳納米管陣列10的第一表面形成至少一刻蝕槽12,該刻蝕槽12的長(zhǎng)度方向?yàn)?第二方向； 53, 沿垂直于該第二方向的第一方向拉伸該彈性代替基底30,從而增大該彈性代替基 底30上碳納米管陣列10在該第一方向（x)上的長(zhǎng)度；以及 54, 沿該第二方向（y)從該彈性代替基底30上的碳納米管陣列10拉取該碳納米管膜 40。
[0021] 該碳納米管膜40包括首尾相連的碳納米管，是由多個(gè)碳納米管通過(guò)范德華力相 互結(jié)合并首尾相連形成的宏觀結(jié)構(gòu)。
[0022] 在該步驟S1中，該碳納米管陣列10通過(guò)如下步驟轉(zhuǎn)移至該彈性代替基底30 : S11，提供一彈性代替基底30及一生長(zhǎng)基底20,該生長(zhǎng)基底20表面具有碳納米管陣列 10,該碳納米管陣列10的形態(tài)能夠使得一碳納米管膜40可以從該碳納米管陣列10中連續(xù) 地拉出； S12,將該碳納米管陣列10從該生長(zhǎng)基底20轉(zhuǎn)移至該彈性代替基底30,并保持該碳納 米管陣列10的形態(tài)仍能夠使該碳納米管膜40從該碳納米管陣列10中連續(xù)地拉出。
[0023] 首先對(duì)生長(zhǎng)于該生長(zhǎng)基底20且能夠從中拉取碳納米管膜40的碳納米管陣列10 進(jìn)行介紹。
[0024] 該碳納米管陣列10為通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法生長(zhǎng)在該生長(zhǎng)基底20的表面。該 碳納米管陣列10中的碳納米管基本彼此平行且垂直于生長(zhǎng)基底20表面，相鄰的碳納米管 之間相互接觸并通過(guò)范德華力相結(jié)合。通過(guò)控制生長(zhǎng)條件，該碳納米管陣列10中基本不含 有雜質(zhì)，如無(wú)定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。由于基本不含雜質(zhì)且碳納米管相互間緊 密接觸，相鄰的碳納米管之間具有較大的范德華力，足以使在拉取一些碳納米管(碳納米管 片段）時(shí)，能夠使相鄰的碳納米管通過(guò)范德華力的作用被首尾相連，連續(xù)不斷的拉出，由此 形成連續(xù)的自支撐的宏觀膜狀結(jié)構(gòu)，即碳納米管膜40。這種能夠使碳納米管首尾相連的從 其中拉出的碳納米管陣列10也稱為超順排碳納米管陣列10。該生長(zhǎng)基底20的材料可以為 P型硅、N型硅或氧化硅等適合生長(zhǎng)超順排碳納米管陣列10的基底。
[0025] 從碳納米管陣列10中連續(xù)地拉出的該碳納米管膜40包括多個(gè)首尾相連的碳納米 管。更為具體的，該碳納米管膜40為可以實(shí)現(xiàn)自支撐的碳納米管膜40,該碳納米管膜40 包括多個(gè)基本沿相同方向排列的碳納米管。請(qǐng)參閱圖2,在該碳納米管膜40中碳納米管為 沿同一方向擇優(yōu)取向排列。所述擇優(yōu)取向是指在碳納米管膜40中大多數(shù)碳納米管的整體 延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本平行于該碳納 米管膜40的表面。進(jìn)一步地，所述碳納米管膜40中多數(shù)碳納米管是通過(guò)范德華力首尾相 連。具體地，所述碳納米管膜40中基本朝同一方向延伸的大多數(shù)碳納米管中每一碳納米管 與在延伸方向上相鄰的碳納米管通過(guò)范德華力首尾相連，從而使該碳納米管膜40能夠?qū)?現(xiàn)自支撐。當(dāng)然，所述碳納米管膜40中存在少數(shù)隨機(jī)排列的碳納米管，這些碳納米管不會(huì) 對(duì)碳納米管膜40中大多數(shù)碳納米管的整體取向排列構(gòu)成明顯影響。