[发明专利]一种无定形碳/纳-微米网络薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种无定形碳/纳‑微米网络薄膜及其制备方法，属于纳米材料技术领域，其包括：无定形碳和纳‑微米网络，所述无定形碳填充于所述纳‑微米网络的孔隙内，以形成无孔隙的复合薄膜；所述无定形碳为由碳原子组成的二维无定形碳纳米薄膜。本发明提供的一种新型的无定形碳/纳‑微米网络薄膜，其将无定形碳填充于纳‑微米网络以形成的无孔隙二维复合薄膜，可以阻止外部的水、氧等物质对电子器件、金属涂层等表面的氧化侵蚀，相较于纳‑微米网络，具有更加优异的保护性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种无定形碳/纳-微米网络薄膜及其制备方法。

背景技术

炭是人类接触最早的物质之一，自从R.E.Smalley，H.W.Kroto和R.F.Curl发现C₆₀之后，对碳纳米材料的研究就一直保持着方兴未艾的状态。此后，碳纳米管、石墨烯被相继发现，可以说，碳纳米材料，引领了材料方面的革命，并大大地推动了其他学科领域的发展。

无定形碳，作为碳元素的同素异形体之一，其性质介于金刚石与石墨，常被认为是一种过渡态。对于纳米尺度的无定形碳薄膜而言，其与相应的二维单原子层厚度的石墨烯也存在较大差异。具体来说，无定形碳薄膜的碳与碳原子之间不光是通过sp²杂化成键，还存在sp¹、sp³杂化，sp³的存在使得其具有更高的硬度。纳米尺度的无定形碳薄膜，同时也具有很强的化学惰性。这两个性质，使得无定形碳薄膜有望应用于防护等领域。

纳-微米网络，是指由纳米至微米尺度的孔隙组成的多孔网络。以碳纳米管网络薄膜为例，碳纳米管网络薄膜是由碳纳米管通过化学键和物理键的作用形成的网络结构。这种网络由于其多孔的特点和自身的超薄结构，对可见光有很高的透过率。同时，碳纳米管同样具有超高的导电性、力学强度以及稳定性，在电子器件、透明导电、柔性显示等领域都具有广阔的应用前景。然而，纳-微米网络自身的多孔结构也带来了一些问题，影响了其实际应用，如寿命短、稳定性差等。

因此，如何解决上述问题，具有重要的科学意义和应用价值。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种新型的无定形碳/纳-微米网络薄膜，其是将无定形碳填充于纳-微米网络以形成共面、无孔隙的二维复合薄膜。

特别地，本发明提供了一种无定形碳/纳-微米网络薄膜，包括：无定形碳和纳-微米网络，所述无定形碳填充于所述纳-微米网络的孔隙内，以形成无孔隙、共面的复合薄膜；所述无定形碳为由碳原子组成的二维无定形碳纳米薄膜。

可选地，所述二维无定形碳纳米薄膜由纯碳元素组成。

可选地，所述二维无定形碳纳米薄膜具有其它元素掺杂或改性，包括氮、硼、硅、氢、氧中的任一种或多种的组合。

可选地，所述纳-微米网络具有多孔网络结构，所述多孔网络结构的尺寸大小分布于纳米至微米尺度。

可选地，所述纳-微米网络包括导电网络和不导电网络；所述导电网络包括金属网络或半导体网络；所述不导电网络包括氧化硅网络、氧化铝网络中的一种或几种。

可选地，所述无定形碳与所述纳-微米网络之间通过物理键和化学键的方式结合。

本发明还提供了一种无定形碳/纳-微米网络薄膜的制备方法，包括以下步骤：

在衬底上制备纳-微米网络，并放入反应腔体内；

引入碳源，在孔隙内生长无定形碳以形成无定形碳/纳-微米网络薄膜。

可选地，所述衬底为可支撑纳-微米网络的衬底。

优选地，衬底为具有催化碳源分解，降低无定形碳生长温度的衬底。