[发明专利]一种高密度碳纳米管阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管阵列的制备方法，尤其涉及一种高密度碳管阵列的制备方法。

背景技术

碳纳米管是九十年代初才发现的一种新型一维纳米材料。碳纳米管的特殊结构决定了其具有特殊的性质，如高抗张强度和高热稳定性；随着碳纳米管螺旋方式的变化，碳纳米管可呈现出金属性或半导体性等。由于碳纳米管具有理想的一维结构以及在力学、电学、热学等领域优良的性质，其在材料科学、化学、物理学等交叉学科领域已展现出广阔的应用前景，在科学研究以及产业应用上也受到越来越多的关注。

比较成熟的制备碳纳米管的方法主要包括电弧放电法(Arc discharge)、激光烧蚀法(Laser Ablation)及化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)。其中，化学气相沉积法和前两种方法相比具有产量高、可控性强、与现行的集成电路工艺相兼容等优点，利于工业上进行大规模合成，因此近几年备受关注。

目前，采用CVD方法制备碳纳米管阵列的技术已经相当成熟，但是直接生长得到的碳纳米管阵列受CVD方法生长的限制，在其阵列中碳纳米管的密度基本上是确定的，无法任意调控。此外，该方法直接生长的碳纳米管阵列中碳纳米管的密度在微观上看是较为松散的，碳纳米管之间的间距大于碳纳米管自身直径的数倍，所制备的碳纳米管阵列的密度最大也只在10^-2克每立方厘米(g/cm³)量级上。因此CVD方法直接生长的碳纳米管阵列中碳纳米管的密度较低。这种密度较低的碳纳米管阵列在电子、导热等方面的性质还不能达到比较理想的要求。

Don N.Futaba等人(请参见“Shape-engineerable and highly densely packedsingle-walled carbon nanotubes and their application as super-capacitorelectrodes”，Don N.Futaba et al.，Nature Materials，vol 5，p987(2006))利用收缩效应把单壁碳纳米管收缩成高密度碳纳米管阵列，且证实了其所制备的高密度单壁碳纳米管阵列，具有单个碳纳米管的固有特性，例如大的比表面积、优异的柔韧性以及导电性等。高密度单壁碳纳米管阵列可应用于弹性加热器和密闭能量存储器件的超级电容器的电极上，但是该方法制备的工序较复杂。

因此，提供一种简单易行的制备高密度、均匀地定向排列的碳纳米管阵列的制备方法是必要的。

发明内容

一种高密度碳纳米管阵列制备方法，包括：提供一形成于一基底的碳纳米管阵列；提供一高弹性薄膜；均匀拉伸上述的高弹性薄膜后，附着在上述碳纳米管阵列上，同时对该高弹性薄膜均匀地施加压力；保持压力并收缩高弹性薄膜，撤去压力后，分离碳纳米管阵列与高弹性薄膜，从而得到高密度碳纳米管阵列。

与现有技术相比较，本发明所提供的高密度碳纳米管阵列的制备方法具有以下优点：其一，所述的制备方法简单易行，易于用于实际生产；其二，所制备的的高密度碳纳米管阵列中的碳纳米管均匀地定向排列，其密度可根据需要控制为普通碳纳米管阵列密度的5-50倍。由于该碳纳米管阵列在电、热等方面都有较好的特性，可以广泛地应用在催化电极、电池电极、电磁屏蔽、导电材料、导热材料、发光材料以及复合材料等方面。

附图说明

图1是本发明实施例高密度碳纳米管阵列的制备方法的流程示意图。

图2是本发明实施例高密度碳纳米管阵列的制备过程中碳纳米管阵列随着高弹性薄膜收缩的形变示意图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本实施例高密度碳纳米管阵列的制备方法。

请参阅图1及图2，本实施例高密度碳纳米管阵列20的制备方法主要包括以下步骤：

步骤一：提供一形成于一基底的碳纳米管阵列20，优选地，该阵列为超顺排碳纳米管阵列。