[发明专利]使用气体预热法的低温CNT生长

权利要求书

1.合成碳纳米管(CNT)的方法，包括以下步骤：

提供生长室，所述生长室被加热至足够高以促进碳纳米管生长的第一温度；

使基底通过所述生长室；和

将原料气引入所述生长室，所述生长室已被预热至足以将所述原料气的至少一些分解为至少游离碳自由基的第二温度，从而在所述基底上引发碳纳米管的形成。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二温度高于所述第一温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将所述第一温度控制在大约450℃至大约650℃的范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将所述第二温度控制在大约550℃至大约1000℃的范围内。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述基底包括选自以下的至少一种材料：碳纤维、石墨纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、金属纤维、陶瓷纤维、芳族聚酰胺纤维或其任意组合。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述基底被涂布有选自以下的至少一种材料：催化剂和上浆剂。

7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将工艺气体与所述原料气一起引入所述生长室。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述工艺气体和所述原料气被混合并且所述混合物被加热至所述第二温度，然后引入所述生长室。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括将加热的混合物扩散至所述生长室中。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，通过将所述工艺气体加热至超过第二温度T2的温度，然后在低于T2的温度下与所述原料气混合来加热所述原料气，以将所述原料气的温度升高至所述第二温度。

11.合成碳纳米管(CNT)的方法，包括以下步骤：

提供生长室，所述生长室被加热至第一温度；

使基底通过所述生长室；

提供预热至第二温度的原料气；和

将预热的原料气引入所述生长室，其中选择所述第二温度以达到所述生长室内期望的温度分布型以在所述基底上形成碳纳米管。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二温度在所述第一温度的大约40％以内。

13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：将工艺气体与所述原料气一起引入所述生长室。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述工艺气体和所述原料气被混合，得到的混合物被加热至所述第二温度，然后引入所述生长室。

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括将加热的混合物扩散至所述生长室中。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，通过将所述工艺气体预热至超过第二温度T2的温度，然后与所述原料气混合来预热所述原料气，以将所述原料气的温度升高至所述第二温度。

17.合成碳纳米管(CNT)的系统，包括：

生长室，所述生长室接收其上放置有催化剂的基底；

加热器，用于加热所述生长室至第一温度，所述第一温度足够高以促进碳纳米管在所述基底上生长；和

气体预热器，其将原料气加热至第二温度并将所述原料气引入所述生长室以在所述基底上合成碳纳米管。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述第二温度足够将所述原料气的至少一些分解为至少游离碳自由基。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述第二温度在所述第一温度的大约40％以内并足以在所述生长室内达到期望的温度分布型。

20.根据权利要求17所述的系统，其中所述气体预热器包括置于所述生长室外部的加热器，该加热器可控制地加热所述原料气至所述第二温度。

21.根据权利要求17所述的系统，其中所述气体预热器包括位于所述生长室外部、可控制地加热工艺气体至超过所述第二温度的温度的加热器；和扩散器，其具有用于接收加热的工艺气体的输入和用于接收较低温度下的所述原料气的输入，并结合加热的工艺气体和所述原料气以提供扩散的输出至包括所述第二温度下的原料气的所述生长室中。