本发明专利技术旨在具有增加粘度和稳定性的含碳纳米管的组合物。特别地，本发明专利技术旨在制备提供优异的电学性能的碳纳米管膜和层的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术旨在粘度和稳定性增加的含碳纳米管的组合物。更具体地，本专利技术旨在制备提供优异的电学性能的碳纳米管膜和层的方法。
技术介绍
碳纳米管最近加入到分子结构的碳族的越来越多的成员中。碳纳米管被认为是卷成纳米级管形式以制备所谓的单壁碳纳米管(SWNT)的石墨片，参见Harris，P.F.“Carbon Nanotubes and Related StructuresNewMaterials for the Twenty-first Century”，Cambridge University PressCambridge，1999。在SWNT的芯周围可以有其它的石墨管(graphene tube)形成多壁碳纳米管(MWNT)。这些加长的纳米管的直径在几埃至几十纳米的范围中，长度为几微米至数毫米。管子的两端都封有例如五边形等球壳状碳分子(fullerene)样结构。碳纳米管包含直线形和/或弯曲形多壁纳米管(MWNT)、直线形和/或弯曲形双壁纳米管(DWNT)、或直线形和/或弯曲形单壁纳米管(SWNT)、和它们的组合和混合物。CNT也可以包括这些纳米管形式和例如美国专利第6,333,016号和WO 01/92381号中描述的纳米管制备中包含的普通副产物的各种组合物。碳纳米管也化学改性以加入化学试剂或化合物，或物理改性以创造有效的有用的分子定向(见美国专利6,265,466号)或调节纳米管的物理结构。SWNT可以用许多技术制成，例如碳靶的激光消融、烃分解和在两个石墨电极之间建立电弧。例如，授权给Bethune等的美国专利第5,424,054号描述一种使用钴催化剂与碳蒸汽接触制备单壁碳纳米管的方法。电弧加热固体碳产生碳蒸汽，所述固体碳可以是无定形碳、石墨、活性或退色碳或它们的混合物。讨论了其它碳加热技术，例如激光加热、电子束加热和RF感应加热。Smalley(Guo，T.，Nikoleev，P.，Thess，A.，Colbert，D.T.，and Smally，R.E.，Chem.Phys.Lett.2431-12(1995))报道一种制备单壁碳纳米管的方法，其中用高温激光同时蒸发石墨棒和过渡金属。Smalley(Thess，A.，Lee，R.，Nikolaev，P.，Dai，H.，Petit，P.，Robert，J.，Xu，C.，Lee，Y.H.，Kim，S.G.，Rinzler，A.G.，Colbert，D.T.，Scuseria，G.E.Tonarek，D.，Fischer，J.E.，and Smalley，R.E.，Science，273483-487(1996))还报道了一种在约1,200℃的炉中激光蒸发含有少量过渡金属的石墨棒制备单壁碳纳米管的方法。报道单壁纳米管的产率大于70％。美国专利第6,221,330号公开了使用气相碳原料和非负载催化剂制备单壁碳纳米管的方法。碳纳米管具有许多公知的应用(R.Saito，G.Dresselhaus，M.S.Dresselhaus，“Physical Properties of Carbon Nanotubes”，Imperial CollegePress，London U.K.1998，或A.Zettl“Non-Carbon Nanotubes”AdvancedMaterials，8，第443页，1996)。碳纳米管能表现出半导体或金属行为(Dai，L.；Mau，A.W.M.Adv.Mater.2001，13，899)。它们也拥有高的比表面积(对于纳米管“纸”400m2/g)(Niu，C.；Sichel，E.K.；Hoch，R.；Moy，D.；Tennent，H.“High power electrochemical capacitors based on carbon nanotubeelectrodes”，Appl.Phys.Lett.1997，70，1480-1482)、高的导电率(5000S/cm)(Dresselhaus，M.Phys.World 1996，9，18)、高的导热系数(6000W/mK)和稳定性(真空中最高2800℃是稳定的)(Collins，P.G.；Avouris，P.“Nanotubes for electronics”，Sci.Am.2000，Dec.62-69)和良好的机械性能(抗张强度450亿帕)。已知由碳纳米管制成的膜具有102欧姆/平方之低的表面电阻率。题目为“Method for Disentangling Hollow Carbon Microfibers，ElectricallyConductive Transparent Carbon Microfibers Aggregation Film and Coating forForming Such Film”的美国专利第5,853,877号公开了导电性碳纳米管膜的形成方法。题目为“Processing for Producing Single Wall Nanotubes UsingUnsupported Metal Catalysts”的美国专利第6,221,330号概括地描述了用于形成导电性膜的碳纳米管的制备。但是，该文献没有报道使含碳纳米管的膜形成图案的方法。以前已经报道了例如含碳纳米管的膜等包含碳纳米管的涂层(参见美国专利申请第10/105,623号)。该膜具有102欧姆/平方之低的表面电阻和95％之高的总透光率。这些膜中碳纳米管的含量可以如50％之高。碳纳米管也可以沉积在透明塑料膜上形成透明导电性涂层。作为薄涂层或膜沉积在表面上的碳纳米管可以充当电导体或电极、催化位、检测化学品、能量、位移或接触(如在触摸屏中)的传感器；利用这种新形式的碳材料的独特性能的其它功能。但是，为了在大多数应用中利用纳米管薄涂层，纳米管涂层形成图案或电路，这些图案或电路限定出纳米管的活性区域和将该区域与一个或多个非活性区域分离开。对于在电阻型触摸屏中充当电极的纳米管涂层，电极必须刻在电绝缘基片上。例如，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等聚合物膜可以限定出形成导电性电路和开关的纳米管涂层零件。当按压第二个电极时，该涂层响应操作者的触摸。大多数商业生产的透明电极都是涂布在光学透明基片上的金属或金属氧化物涂层制成，例如用真空沉积、化学蒸汽沉积、化学浴槽沉积、溅射、蒸发、脉冲蒸汽沉积、溶胶凝胶方法、电镀或喷洒热解(spray pyrolysis)方法。如果需要，这些涂层可以用高成本的照相平版印刷技术刻成图案。该方法难并且昂贵。用电极覆盖大面积的批量生产大多是不允许的。另外，因为涂层基于刚硬的金属氧化物，所以不可能灵活应用，否则可以与塑料显示器、塑料太阳能电压和耐用电路的基片一起使用。水或其它普通溶剂中的碳纳米管(CNT)分散体是热力学不稳定的，意味着它们具有高的自组合成绳索结构的倾向。随着时间的推进，这些绳索直径能够增加或絮凝，最终形成不稳定的分散体，不适合在表面上涂布地形成均匀的薄CNT涂层。为了形成导电性涂层，需要将分散体中的CNT颗粒维持为小直径绳索(小于约30nm)直到在表面上形成膜和除去溶剂。一旦在表面上形成湿膜，需要促进绳索自组合，从而经除去所有其它材料在表面上本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含均匀地分布在溶剂内的碳纳米管的稳定分散体，其中所述碳纳米管在大于１２小时的时间内不波动。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：PJ格拉特考斯基，JW皮什，CM托蒂尔，P沃利斯，DJ亚瑟，罗嘉中，
申请(专利权)人：艾考斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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