The invention provides a method for the growth of a one-dimensional carbon nanotube and a three-dimensional graphene composite material. The method of growth substrate for graphical processing, then the growth substrate patterning after the etching process, and then by magnetron sputtering deposition on growth catalyst substrate, and compound growth of one-dimensional carbon nanotubes and graphene 3D, the one-dimensional carbon nanotubes and graphene composite materials from three-dimensional growth substrate stripping. The method solves the problem that the traditional process is complicated and can not be directly removed from the growth substrate, and the method can directly apply the patterned graphene composite material to the flexible devices and other fields.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米复合材料的图形化生长方法,具体为一种一维碳纳米管和三维石墨烯复合材料图形化生长方法,隶属微纳制造领域。
技术介绍
石墨烯,一个杂化的SP2六角型薄膜,它是目前发现最薄的二维材料。石墨烯具有很多优异的特性,它具有很好的柔韧性和透光性,石墨烯中的载流子迁移率远高于传统的硅材料,室温下本征载流子迁移率高达2.0×105cm2/(V.S)。另外,它具有高的热导率(约5000W/m.k)、极高的杨氏模量(1.06TPa)和巨大的比表面积2630m2/g。这些性质使石墨烯受到人们广泛的关注,它在高性能复合材料、柔性显示、光通信、光电探测和传感器件等诸多领域都具有广阔的应用前景。碳纳米管是由单层或多层石墨烯片围绕同一中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管结构,两端通常被由五元环和七元环参与形成的半球形大富勒烯分子封住,由于碳纳米管管壁中的碳原子采用的是SP2杂化,因此碳纳米管沿轴向具有高模量和高强度,另外其特殊的结构也赋予碳纳米管特异的光、电、磁、热、化学和力学特性,具有极其广泛的应用。石墨烯和碳纳米管都是纳米尺寸的碳材料,具有极大的比表面积、良好的导电性以及优秀的机械性能等特性,它们之间可以产生一种协同效应,使其各种物理化学性能得到增强,因而这种复合材料在很多领域有着极大的应用前景,这也使得石墨烯/碳纳米管复合材料的制备得到了广泛的关注。目前单层石墨烯薄膜跟碳纳米管的复合材料制备方法已经得到了广泛研究,但是对三维石墨烯跟碳纳米管复合的研究还非常少。目前常用的石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法有:化学气相沉积法(CVD),一般步骤为首先在铜箔 ...
【技术保护点】
一种一维碳纳米管和三维石墨烯复合材料图形化生长方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:(1)对生长基底进行图形化:先采用微纳米加工技术在掩模板上制作掩模板图形,再利用掩模板对生长基底进行图形化处理,掩模板图形可为任意形状;(2)对图形化后的生长基底进行制绒处理:将图形化后的生长基底浸泡于浓度为2‑10%氢氟酸溶液中,然后取出生长基底,用无水乙醇、去离子水分别超声5‑10分钟,最后将生长基底吹干;(3)采用磁控溅射方法在生长基底上沉积催化剂:将掩模板对齐图形化并制绒的生长基底上,采用磁控溅射方法,在生长基底上沉积不连续的2‑6nm的金属粒子,作为生长一维碳纳米管的催化剂;(4)复合生长一维碳纳米管和三维石墨烯:保持掩模板与生长基底对齐,将沉积完催化剂的生长基底放置于微波CVD反应炉中,通入碳源和辅助气体,温度为200‑600℃,生长时间10‑60分钟,最后冷却;(5)剥离一维碳纳米管和三维石墨烯复合材料:将复合生长完一维碳纳米管和三维石墨烯的生长基底从反应炉中取出,从生长基底表面取掉掩模板,再在生长基底表面涂覆一层柔性材料,厚度为50‑100um,并将其烘干,最后将一维碳纳米管和三维石墨烯 ...
【技术特征摘要】
1.一种一维碳纳米管和三维石墨烯复合材料图形化生长方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:(1)对生长基底进行图形化:先采用微纳米加工技术在掩模板上制作掩模板图形,再利用掩模板对生长基底进行图形化处理,掩模板图形可为任意形状;(2)对图形化后的生长基底进行制绒处理:将图形化后的生长基底浸泡于浓度为2-10%氢氟酸溶液中,然后取出生长基底,用无水乙醇、去离子水分别超声5-10分钟,最后将生长基底吹干;(3)采用磁控溅射方法在生长基底上沉积催化剂:将掩模板对齐图形化并制绒的生长基底上,采用磁控溅射方法,在生长基底上沉积不连续的2-6nm的金属粒子,作为生长一维碳纳米管的催化剂;(4)复合生长一维碳纳米管和三维石墨烯:保持掩模板与生长基底对齐,将沉积完催化剂的生长基底放置于微波CVD反应炉中,通入碳源和辅助气体,温度为200-600℃,生长时间10-60分钟,最后冷却;(5)剥离一维碳纳米管和三维石墨烯复合材料:将复合生长完一维碳纳米管和三维石墨烯的生长基底从反应炉中取出,从生长基底表面取掉掩模板,再在生长基底表面涂覆一层柔性材料,厚度为50-...
【专利技术属性】
技术研发人员:于乐泳,胡云,孙泰,杨俊,魏大鹏,史浩飞,杜春雷,
申请(专利权)人:中国科学院重庆绿色智能技术研究院,
类型:发明
国别省市:重庆;50
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