[发明专利]一种无缝焊接碳纳米管的方法

权利要求书

1.一种无缝焊接碳纳米管的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)选取一根碳纳米管并利用大电流将其烧成两段，或者任意选取两根不同的碳纳米管；

2)利用聚焦电子束，在碳纳米管端口的空隙处沉积无定形碳以连接两段碳纳米管，具体方法：

(1)移动钨针尖的位置，使通过步骤1)获得的两根碳纳米管待焊接的端口处于同样的高度，且端口之间留出适当距离的空隙；

(2)使用合适光斑尺寸的电子束，将电子束聚焦在一端端口，控制束斑大小，一段时间后在端口处沉积出尺寸与碳纳米管管径一致的无定形碳纳米点，当端口处一旦开始沉积出无定形碳纳米点时，向另一端口处移动光斑，沿着束斑移动的轨迹会沉积出一小段无定形碳“纳米桥”结构，使两端端口通过沉积出的与管径近似尺寸的无定形碳“纳米桥”连接起来；

3)利用焦耳加热对连接后的整个结构进行退火，得到高度晶化且管壁连续的碳纳米管结构，实现碳纳米管的无缝焊接。

2.如权利要求1所述一种无缝焊接碳纳米管的方法，其特征在于在步骤1)中，所述选取一根碳纳米管并利用大电流将其烧成两段，或者任意选取两根不同的碳纳米管的具体方法为：原位移动钨针尖，使钨针尖与粘在金丝边缘的一根碳纳米管末端接触，通过在钨针尖和金丝电极两端加电压，施加多次的电流脉冲，使碳纳米管与两端电极连接，然后再对碳纳米管施加电流脉冲，使碳纳米管与两端电极烧断；一段碳纳米管粘在钨针尖上，另一段碳纳米管粘在金丝边缘，作为待焊接的两根碳纳米管，或者再选一根不同的碳纳米管，与粘在钨针尖上的碳纳米管作为待焊接的两根碳纳米管。

3.如权利要求2所述一种无缝焊接碳纳米管的方法，其特征在于所述钨针尖是利用电化学腐蚀法对0.2mm直径的钨丝腐蚀所得，在实验前对钨针尖进行原位清洁处理，在钨针尖和金丝两端加上3V的恒压，移动钨针尖去靠近金丝边缘，当钨针尖和金丝接触时，钨针尖尖端瞬间熔成光滑的球状，表面污染物被清理掉。

4.如权利要求2所述一种无缝焊接碳纳米管的方法，其特征在于所述金丝是用于电极和粘附碳纳米管的基底，直径为0.25mm，前端用钳子夹成扁平状，再将前端边缘剪掉，得到平滑的前端边缘。

5.如权利要求2所述一种无缝焊接碳纳米管的方法，其特征在于所述碳纳米管通过用金丝前端去刮蹭碳纳米管的粉末来准备样品，使碳纳米管粘上并从金丝边缘伸出，一端悬空。

6.如权利要求1所述一种无缝焊接碳纳米管的方法，其特征在于在步骤3)中，所述利用焦耳加热对连接后的整个结构进行退火，得到高度晶化且管壁连续的碳纳米管结构，实现碳纳米管的无缝焊接的具体方法为：在钨针尖和金丝的两端施加恒压，利用产生的焦耳热对整个结构进行退火，手动调节电压使其逐渐增高，与此同时产生的焦耳热也逐渐增大，使无定形碳以及整个结构的晶化程度越来越高，经过一段时间的焦耳加热之后，使两段碳纳米管端口处的断裂管壁通过连续的管状石墨无缝连接起来，形成高度晶化且管壁连续的碳纳米管结构。