[发明专利]纳米碳管复合材料及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种纳米碳管复合材料及其制作方法，特别是涉及一种具有高表面积的纳米碳管复合材料及其制作方法。

背景技术

纳米碳管于1991年被日本饭岛教授发现至今已将近20年，由于纳米碳管有质量轻、高强度、高韧性、可挠区、高表面积、表面曲度大、高导热度及具金属或半导体特性等优点，因此可作为各种电池、电容器、或传感器的电极材料。目前有关纳米碳管应用与研究仍快速的成长中。B.C.Satishkumar及L.P.Biro等人是利用碳原子在催化剂不同晶面的成长速度不同，制作出Y型纳米碳管，然而，此方法无法控制纳米碳管的数量和长度。Hao Yu及Y.Chai等人在气态中裂解催化剂二茂铁(ferrocene)成长过程中合成分支状纳米碳管，藉由气态中裂解的催化剂附着于纳米碳管的管壁上，形成纳米碳管的二次成长。然而，此方法仍难以控制纳米碳管的密度和长度。X.Sun等人在纳米碳管的管壁上镀一层催化剂，以两次成长的方式制作分支状碳管，然而，其对于纳米碳管的成长无法做精确的控制。

纳米碳管的表面积与其长度和直径成正比，若用在需要高表面积的纳米元件上，过长及直径过大的纳米碳管不适用于纳米尺度的元件。因此，需要一种纳米碳管及其制作方法，能在固定碳管长度及直径的条件下，控制纳米碳管的表面积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米碳管复合材料及其制作方法，能在固定碳管长度及直径的条件下，控制纳米碳管的表面积。

本发明提供一种纳米碳管复合材料的制作方法，包括：提供一基板；形成一金属催化剂层于基板上；于一反应室中通入反应气体，并施加负偏压，以于基板上成长多个纳米碳管；及于反应室中施加正偏压，以于上述纳米碳管上成长纳米碳薄片。

本发明提供一种纳米碳管复合材料，包括：一基板；多个纳米碳管，位于基板上；及多个纳米碳薄片，位于各纳米碳管上。

本发明的纳米碳管复合材料及其制作方法的优点在于：本发明在不需镀第二次催化剂的条件下，于纳米碳管侧壁形成纳米碳薄片，形成高表面积的纳米碳管；本发明能在固定碳管长度及直径的条件下，控制纳米碳管的表面积；本发明可调整电压大小及气体流量，控制纳米碳薄片的大小及密度，藉以控制纳米碳管结构的表面积。

为了让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1显示本发明一实施方式纳米碳管复合材料的制作方法的流程图；

图2A-图2C显示本发明一实施方式纳米碳管复合材料的制作方法各阶段的剖面图；

图3为本发明实施例中制得的纳米碳管的扫描式电子显微镜照片；

图4为本发明实施例中制得的纳米碳薄片的扫描式电子显微镜照片；

其中，主要元件符号说明：

202～基板；    203～金属催化剂层；

204～纳米碳管；206～纳米碳薄片。

具体实施方式

以下提供许多不同实施例或范例，以实行本发明各种不同实施方式的特征。以下将针对特定实施例的构成与制作方法作简要描述，当然，下列的描述仅是范例，非用来限定本发明。

本发明是利用改变电压的方式，在不需镀第二次催化剂的条件下，于纳米碳管侧壁形成纳米碳薄片，其薄片大小及密度及密度可以由电压大小及气体流量调整，藉以控制纳米碳管结构的表面积。