一种碳纳米管薄膜的连续收集方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种碳纳米管薄膜的连续收集方法和装置，涉及纳米材料技术领域。包括步骤：将筒状碳纳米管薄膜在载气的带动下离开薄膜制备系统出口端；通过导向辊、放卷辊和收卷辊使附着在基底上的碳纳米管薄膜自动、连续地收集到收卷辊上；当停止碳纳米管薄膜生长或者停止收集时，或者沿筒状薄膜径向被切割截断，将收卷辊上的卷取下，得到在基底上的碳纳米管薄膜。本发明专利技术提供的方法和装置操作灵活、快捷、环保、后续处理方便，可直接在大气环境下操作，易于扩展和规模化，易于与现有工业技术兼容。本发明专利技术提供的方法和装置有效解决了碳纳米管薄膜的存储和转移格外困难的问题。

A Continuous Collection Method and Device for Carbon Nanotube Films

The invention provides a continuous collection method and device of carbon nanotube film, which relates to the technical field of nanomaterials. The steps include: separating the tube carbon nanotube film from the outlet of the film preparation system driven by carrier gas; collecting the carbon nanotube film attached to the base automatically and continuously to the winding roll through the guide roll, unwinding roll and winding roll; when the growth or collection of the carbon nanotube film is stopped, or cutting and cutting along the radial direction of the tube film, the winding roll is taken up. Next, carbon nanotube films on the substrates were obtained. The method and device provided by the invention are flexible, fast, environmentally friendly, convenient for subsequent processing, can be directly operated in atmospheric environment, easy to expand and scale, and easy to be compatible with existing industrial technology. The method and device provided by the invention effectively solves the particularly difficult problem of storage and transfer of carbon nanotube film.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管薄膜的连续收集方法和装置
本专利技术涉及纳米材料
，特别是涉及一种碳纳米管薄膜的连续收集方法和装置。
技术介绍
碳纳米管是一种具有优异光学、电学、热学和力学特性的材料。由单根碳纳米管及其管束组成的薄膜和条带等宏观结构，在部分地继承了单根碳纳米管的优异性质的同时，也可以具备诸如透明、导电、柔性等宏观特性。这使得碳纳米管薄膜在基础研究和实际应用中都存在着极大的潜力。比如宏观碳纳米管薄膜作为超高强度、韧性材料，或高导电导热材料。其中，薄的碳纳米管薄膜因具备良好的柔韧性和导电性，并且透光率可通过厚度调节等特性，使其有望替代ITO作为柔性透明导电薄膜的理想材料。碳纳米管透明导电薄膜可以广泛地应用于柔性电子器件，如：碳纳米管薄膜可作为透明柔性电极，应用于发光二极管，太阳能电池，场发射和液晶显示器等领域。通过二十多年的研究，碳纳米管薄膜已经可以通过溶液法、超顺排拉丝法、化学气相沉积法等方法进行大量制备。其中吹胀气溶胶法(201310164499.5)，因能可控地、直接地、连续地制备出具有优异性能的超薄自支撑碳纳米管薄膜而备受关注。在实现了碳纳米管薄膜大量制备的基础上，连续收集、转移、复合、存储等也成为实用化道路上迫切需要考虑的部分。另外，对于吹胀气溶胶法，薄膜的收集方式必然会对产物形貌和性质有较大的影响。例如，通过收集速度来调控薄膜内碳管的取向性，继而改变薄膜电导率的各向异性。而不合适的收集方式不仅会降低薄膜的性质，甚至完全破坏薄膜。此外，当需要将薄膜转移到其它的环境进一步加工时，例如在超净间中进行微加工刻蚀等，都要涉及到薄膜的存储、转移等。现有工作中，对于碳纳米管薄膜的收集及存储方式主要是与其制备方式相对应。例如：常见的湿法制备碳纳米管薄膜，主要是将碳纳米管溶液通过真空抽滤(Z.C.Wuetal.,Science305,1273-1276,2004)、蘸涂(F.Mirrietal.,AcsNano6,9737-9744,2012)、溶液喷涂法、过滤转移法、旋涂法等置于目标基底，干燥后在基底上形成碳纳米管薄膜；或者通过高聚物辅助等转移到目标基底上。常见的干法制备碳纳米管薄膜，主要是阵列拉丝法，从一定宽度的超顺排碳纳米管阵列中将碳纳米管以纺丝的形式置于某种基底上，形成碳纳米管薄膜进行收集和存储；浮动催化法制备碳纳米管的碳纳米管气溶胶可直接沉积到基底上，获得薄膜。然而，现有的薄膜的收集工艺并不适用于吹胀气溶胶法制备的碳纳米管薄膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供针对吹胀气溶胶法直接制备的碳纳米管薄膜的连续收集方法及其装置，能够实现对碳纳米管薄膜的连续均匀收集，经济大量存储，简捷、无污染转移。特别地，本专利技术提供的一种碳纳米管薄膜的连续收集方法，包括：将筒状碳纳米管薄膜在载气的带动下离开薄膜制备系统出口端；通过导向辊、放卷辊和收卷辊使附着在基底上的碳纳米管薄膜自动、连续地收集到收卷辊上；当停止碳纳米管薄膜生长或者停止收集时，或者沿筒状薄膜径向被切割截断，将收卷辊上的卷取下，得到在基底上的碳纳米管薄膜。可选地，所述基底为柔性基底。可选地，在通过导向辊、放卷辊和收卷辊收集前还包括：将筒状碳纳米管薄膜沿其轴向切割成n部分(n为正整数，n≥1)，分别或者同时与基底接触，使切割后的筒状碳纳米管薄膜附着在基底上。可选地，所述筒状碳纳米管薄膜在出口端处具有可以调控的喷出速率，具有可以调控的收集速率；收集的碳纳米管薄膜具有可以调控的牵引比。可选地，所述碳纳米管薄膜以单层、双层或多层薄膜形式与基底接触，并附着在基底上被自动、连续地收集到收卷辊上。本专利技术还提供了一种碳纳米管薄膜的连续收集装置，用于从碳纳米管薄膜制备系统的出口端处收集碳纳米管薄膜，包括：薄膜切割系统，用于将筒状碳纳米管薄膜切割为n部分(n为正整数，n≥1)；薄膜收集系统，包括导向辊，柔性基底，放卷辊，收卷辊，所述导向辊用于引导碳纳米管薄膜的运动方向，所述柔性基底用于使碳纳米管薄膜附着，所述柔性基底卷设于所述放卷辊上，所述收卷辊用于自动、连续地收集附着在基底上的碳纳米管薄膜。可选地，还包括：骤缩或者预变形装置，用于在筒状碳纳米管薄膜在出口处被收集前，通过干预，使之发生形变，改变所述筒状碳纳米管薄膜的形态，变成为预设形状。可选地，还包括：复合装置，用于在筒状碳纳米管薄膜在出口处被收集前，通过将筒状碳纳米管薄膜与聚合物单体或者导电聚合物接触并发生反应，以生成碳纳米管与导电聚合物复合材料。可选地，所述碳纳米管薄膜制备系统包括物理或化学气相沉积系统、碳纳米管阵列拉丝系统。可选地，所述碳纳米管连续制备系统包括吹胀气溶胶法直接制备自支撑碳纳米管连续薄膜或连续纤维或连续条带的系统，所述碳纳米管阵列拉丝系统为平铺或交叉自支撑碳纳米管连续薄膜或连续纤维或连续条带的系统。本专利技术提供的方法和装置还可以易于与其它技术结合，例如：配合采用预变形技术、复合技术等。本专利技术提供的方法和装置操作容易、方便，可直接在大气环境下操作，不需要真空环境，不涉及高温条件，不需要特殊气体保护等。本专利技术提供的方法和装置操作空间宽敞；各种配件搭配简易、灵活。本专利技术提供的方法和装置收集的薄膜直接、无损、无污染；方便存储和转移。本专利技术提供的方法和装置具有应用灵活、快捷、环保、后续处理方便的特点。本专利技术提供的方法和装置易于扩展，易于规模化，易于与现有工业技术兼容。本专利技术提供的方法和装置，不限于吹胀气溶胶法制备的连续自支撑碳纳米管薄膜，还可以收集其它方法制备的不同形态的碳纳米管，如不连续的、不能自支撑的碳纳米管粉末。后者相对前者，收集的技术难度要低很多，而且实际上对于后者也有一些报道的方法和工艺，但是目前已有的方法和工艺却不适合用于前者。本专利技术提供的方法和装置，不限于吹胀气溶胶法制备的连续自支撑碳纳米管薄膜，还可以收集其它方法制备的各种柔性薄膜、片、条带、纤维；也可以对其转移或者再次被自支撑。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1为根据本专利技术的一个实施例中的收集方法和装置示意图；图2为根据本专利技术的一个实施例中的收集方法和装置示意图；图3为根据本专利技术的一个实施例中的收集方法和装置示意图；图4为根据本专利技术的一个实施例中结合预变形技术的薄膜收集方法示意图；图5为根据本专利技术的一个实施例中结合预变形技术的薄膜收集方法示意图；图6为根据本专利技术的一个实施例中结合预变形技术的薄膜收集方法示意图。具体实施方式下面通过附图和实施方式对本专利技术专利做进一步说明。但本专利技术的保护方位并不局限于以下实例，应包含权利要求书中的全部内容。图1为根据本专利技术的一个实施例中的收集方法和装置示意图。图2为根据本专利技术的一个实施例中的收集方法和装置示意图。图3为根据本专利技术的一个实施例中的收集方法和装置示意图。结合图1-图3进行说明。本专利技术提供的一种碳纳米管薄膜的连续收集方法，一般性地，可以包括以下步骤：将筒状碳纳米管薄膜在载气的带动下离开薄膜制备系统出口端；通过导向辊、放卷辊和收卷辊使附着在基底上的碳纳米管薄膜自动、连续地收集到收卷辊上；当停止碳纳米管薄膜生长或者停止收集时，或者沿筒状薄膜径向被切割截断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管薄膜的连续收集方法，其特征在于，包括以下步骤：将筒状碳纳米管薄膜在载气的带动下离开薄膜制备系统出口端；通过导向辊、放卷辊和收卷辊使附着在基底上的碳纳米管薄膜自动、连续地收集到收卷辊上；当停止碳纳米管薄膜生长或者停止收集时，或者沿筒状薄膜径向被切割截断，将收卷辊上的卷取下，得到在基底上的碳纳米管薄膜。

【技术特征摘要】
2017.09.22 CN 20171086685031.一种碳纳米管薄膜的连续收集方法，其特征在于，包括以下步骤：将筒状碳纳米管薄膜在载气的带动下离开薄膜制备系统出口端；通过导向辊、放卷辊和收卷辊使附着在基底上的碳纳米管薄膜自动、连续地收集到收卷辊上；当停止碳纳米管薄膜生长或者停止收集时，或者沿筒状薄膜径向被切割截断，将收卷辊上的卷取下，得到在基底上的碳纳米管薄膜。2.根据权利要求1所述的连续收集方法，其特征在于，所述基底为柔性基底。3.根据权利要求1所述的连续收集方法，其特征在于，在通过导向辊、放卷辊和收卷辊收集前还包括：将筒状碳纳米管薄膜沿其轴向切割成n部分(n为正整数，n≥1)，分别或者同时与基底接触，使切割后的筒状碳纳米管薄膜附着在基底上。4.根据权利要求1所述的连续收集方法，其特征在于，所述筒状碳纳米管薄膜在出口端处具有可以调控的喷出速率，具有可以调控的收集速率；收集的碳纳米管薄膜具有可以调控的牵引比。5.根据权利要求1所述的连续收集方法，其特征在于，所述碳纳米管薄膜以单层、双层或多层薄膜形式与基底接触，并附着在基底上被自动、连续地收集到收卷辊上。6.一种碳纳米管薄膜的连续收集装置，其特征在于，用于从碳纳米管薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，周维亚，王艳春，解思深，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11