[发明专利]一种高度定向排列碳纳米管透明薄膜的制备方法

说明书

本发明公开一种高度定向排列碳纳米管透明薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1.将碳纳米管水溶液超声分散后，离心分离，得上清液，将上清液分为第一上清液与第二上清液；S2.在常温常压下用滤膜过滤第一上清液，得滤饼，真空抽滤滤饼，得碳纳米管复合薄膜，碳纳米管复合薄膜为紧密结合的碳纳米管薄膜与滤膜的复合膜；S3.将碳纳米管复合薄膜加入至溶剂中，溶解步骤S2滤膜，取出固体不溶物，即得高度定向排列碳纳米管透明薄膜，所得到的碳纳米管薄膜定向排列且导电性能好。

技术领域

本发明涉及导电薄膜制备领域，具体涉及一种高度定向排列碳纳米管透明薄膜的制备方法。

技术背景

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。

虽然碳纳米管性能优异，具有广泛的应用，但是一般情况下制备得到的碳纳米管为颗粒状或粉末状，这对人们的应用造成了很多不便。碳纳米管是高度各向异性的纳米粒子，具有非常大的长宽比。沿着碳纳米管管轴方向的导电性和导热性优异，若能实现定向排列，将能更大程度现实和利用碳纳米管优异的诸多性能，要实现碳纳米管的定向排列，难度大且复杂。

目前能实现碳纳米管定向排列需要借助催化化学气相沉淀法、强磁场、电场或者化学气相沉积等手段，对设备要求高，受限制于有限的设备条件，难以大规模制备定向排列的碳纳米管薄膜，且成本高，现有技术中为大规模制备定向排列的碳纳米管透明薄膜做了相关研究，如美国Elena Bekyarova等人用脱氧胆酸钠作为分散剂，分散碳纳米管制备成溶液然后抽滤得到定向排列的碳纳米管薄膜，但因分散剂无法去除，夹杂在碳纳米管之间，影响了碳纳米管薄膜的导电性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种高度定向排列碳纳米管透明薄膜的制备方法，所得到的碳纳米管薄膜定向排列且导电性能好。

本发明的技术方案是，提供一种高度定向排列碳纳米管透明薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1. 将碳纳米管水溶液超声分散后，离心分离，得上清液，将所述上清液分为第一上清液与第二上清液；

S2. 在常温常压下用滤膜过滤所述第一上清液，得滤饼，真空抽滤所述滤饼，得碳纳米管复合薄膜，所述碳纳米管复合薄膜为紧密结合的碳纳米管薄膜与滤膜的复合膜；

S3. 将所述碳纳米管复合薄膜加入至溶剂中，溶解步骤S2所述滤膜，取出固体不溶物，即得所述高度定向排列碳纳米管透明薄膜。

进一步地，还包括步骤：S4.将所述步骤S3重复1-3次。

优选地，所述滤膜为混合纤维素酯滤膜。

优选地，所述溶剂包括丙酮、醋酸乙酯中的一种或几种。

优选地，所述碳纳米管水溶液浓度为0.4%-1.0%(wt/vol)。

优选地，所述离心分离的转速为10000-11000转/分钟，离心时间为60-70分钟。

优选地，所述滤膜的孔径不大于0.45μm。

优选地，所述过滤时间小于2滴/分钟。

优选地，所述步骤S3中的溶解方法包括溶剂静置溶解、溶剂蒸气蒸馏溶解中的一种或几种，所述溶剂静置溶解包括步骤：将所述滤膜与溶剂混合静置10-30min后去掉溶剂，重复1-3次；所述溶剂蒸气蒸溜溶解包括步骤：将所述碳纳米管复合薄膜至于所述溶剂上方，加热所述溶剂至溶剂蒸发，熏蒸所述碳纳米管复合薄膜。