透明碳纳米管膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种透明碳纳米管膜的制备方法，该方法包括以下步骤：提供一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个碳纳米管基本平行于碳纳米管膜的表面；以及加热该碳纳米管膜，该碳纳米管膜中的部分碳纳米管被氧化，使该碳纳米管膜变薄。该方法制备的透明碳纳米管膜可应用于透明电极、薄膜晶体管、触摸屏等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碳纳米管膜的制备方法，尤其涉及一种透明碳纳米管膜 的制备方法。
技术介绍
从首次发现碳纳米管(Carbon Nanotube， CNT )以来，以碳纳米管为代 表的纳米材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随 着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔应用前景不断显现出来 ("Carbon Nanotube-the Route to Applications", Ray H. Baughman, et al. Science297,787(2002))。由于碳纳米管所具有的独特的电磁学、光学、力学、 化学性能等，大量有关其在场发射电子源、传感器、新型光学材料、软铁磁 材料等领域的应用研究不断被报道。碳纳米管膜(Carbon Nanotube Film, CNT Film)为碳纳米管实际应用的 具体形式之一，由于碳纳米管具有优异的导电性能，碳纳米管膜可以应用于 透明导电薄膜。现有技术中，碳纳米管膜的制备除可通过直接生长法获得以 外，还可通过碳纳米管粉末获得碳纳米管膜。例如溶剂点滴干燥法、L-B 膜法、印刷法、电泳法，以及滤膜法等。现有技术中，碳纳米管膜还可以通 过从碳纳米管阵列中直接拉取的方法获得。然而，上述碳纳米管膜的制备方法得到的碳纳米管膜中，碳纳米管的分 布不均匀，多个碳纳米管相互缠绕形成大直径的碳纳米管束，在应用中，由 于这些大直径的碳纳米管束的存在， 一般碳纳米管膜的透光率小于75%。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种工序简单、效率高的透明碳纳米管膜的制备 方法，经该方法获得的碳纳米管膜透光性强。一种，该方法包括以下步骤提供一碳纳米 管膜，该碳纳米管膜包括多个碳纳米管基本平行于碳纳米管膜的表面；以及加热该碳纳米管膜，该碳纳米管膜中的部分碳纳米管被氧化，使该碳纳米管 膜变薄。相较于现有技术，由于碳纳米管膜经加热处理后，该碳纳米管膜中的部 分碳纳米管被氧化，其中直径较大的碳纳米管束被除去，使该碳纳米管膜变薄。从而可以获得具有透光率大于75。/。的碳纳米管膜，且该方法简单、可连 续生产，可应用于透明导电薄膜、薄膜晶体管、触摸屏等领域。附图说明图1是本专利技术实施例透明碳纳米管膜制备方法的流程示意图。图2是本专利技术实施例碳纳米管膜制备方法的装置示意图。图3是本专利技术实施例碳纳米管膜加热处理之前的扫描电镜照片。图4是本专利技术实施例激光照射碳纳米管膜的第一种方式中，将碳纳米管膜固定于第一基条及第二基条上制备透明碳纳米管膜的装置的示意图。图5是本专利技术实施例激光照射碳纳米管膜的第一种方式中，将碳纳米管膜固定于透明基体上制备透明碳纳米管膜的装置的示意图。图6是本专利技术实施例激光照射碳纳米管膜的第二种方式制备透明碳纳米管膜的装置的示意图。图7是本专利技术实施例加热处理之后的碳纳米管膜的扫描电镜照片。具体实施例方式以下将结合附图详细说明本专利技术实施例。 请参阅图l,本专利技术实施例提供一种，其包 括以下步骤步骤一提供一碳纳米管膜。所述碳纳米管膜由多个碳纳米管构成。所述碳纳米管膜中的多个碳纳米 管通过范德华力相互结合，且基本平行于碳纳米管膜的表面排列。进一步地， 所述碳纳米管膜中碳纳米管可有序排列或无序排列，所谓有序指碳纳米管膜 中的碳纳米管排列方向具有一定的规则；所谓无序指该碳纳米管膜中的碳纳 米管的排列设有规则，且各向同性，相互缠绕。优选地，所述碳纳米管膜具 有一定^自支撑性。所谓"自支撑性"即该碳纳米管膜无需通过一支撑体支撑,也能保持自身特定的形状。该自支撑结构的碳纳米管膜包括多个碳纳米 管，该多个碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使碳纳米管结构具有特定 的形状。所述制备碳纳米管膜的方法包括直接生长法、絮化法、碾压法或拉膜法 等其它方法。所述直接生长法为用化学气相沉积法于一基板上生长获得碳纳 米管膜，该碳纳米管膜为无序或有序碳纳米管膜，所述无序碳纳米管膜中包 括多个无序排列的碳纳米管，所述有序碳纳米管膜中包括多个相互平行的碳纳米管。所述絮化法制备碳纳米管膜包括以下步骤将直接生长得到的碳纳 米管加入到溶剂中并进行絮化处理获得碳纳米管絮状结构；以及将上述碳纳 米管絮状结构从溶剂中分离，并对该碳纳米管絮状结构定型处理以获得碳纳 米管膜，该碳纳米管膜为无序碳纳米管膜，且包括多个相互缠绕且各向同性 的碳纳米管。所述碾压法制备碳纳米管膜包括以下步骤提供一碳纳米管阵 列形成于一基底；以及提供一施压装置挤压上述碳纳米管阵列，从而得到碳 纳米管膜，该碳纳米管膜为有序碳纳米管膜，且包括多个沿一个或多个方向 择优取向排列的碳纳米管。请参阅图2,本专利技术实施例以拉膜法制备一碳纳米管膜的方法具体包括 以下步骤(一)制备一碳纳米管阵列116于一基底114上。本实施例中，所述碳纳米管阵列116为一超顺排碳纳米管阵列，该超顺 排碳纳米管阵列116的制备方法采用化学气相沉积法，其具体步骤包括(a) 提供一平整基底114,该基底可选用P型或N型硅基底，或选用形成有氧化 层的硅基底，本实施例优选为采用4英寸的硅基底114; (b)在基底114表 面均匀形成一催化剂层，该催化剂层材料可选用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni) 或其任意组合的合金之一；(c)将上述形成有催化剂层的基底114在700~900 °C的空气中退火约30分钟 90分钟；(d )将处理过的基底114置于反应炉中， 在保护气体环境下加热到500 740°C，然后通入碳源气体反应约5~30分钟， 生长得到超顺排碳纳米管阵列116,其高度为200微米 400微米。该超顺排' 碳纳米管阵列116为多个彼此平行且垂直于基底114生长的碳纳米管形成的 纯碳纳米管阵列116。通过上述控制生长条件，该超顺排碳纳米管阵列116 中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。该碳纳米管阵列116中的碳纳米管彼此通过范德华力紧密接触形成阵列。本实施例中碳源 气可选用乙炔等化学性质较活泼的碳氢化合物，保护气体可选用氮气、氨气 或惰性气体。本实施例中，上述形成有碳纳米管阵列116的基底114可固定于样品台 110上。具体地可以选用胶带、粘结剂或积4成方式固定基底114于样品台110 上。(二)采用一拉伸工具100从碳纳米管阵列116中拉取获得一碳纳米管 膜118。所述拉取获得碳纳米管膜118的方法具体包括以下步骤从上述碳纳米 管阵列116中选定一定宽度的多个碳纳米管片断，将该多个碳纳米管片段固 定于拉伸工具100上，本实施例优选为釆用具有一定宽度的胶带接触碳纳米 管阵列116以选定一定宽度的多个碳纳米管片断；以一定速度沿基本垂直于 碳纳米管阵列116生长方向拉伸该多个碳纳米管片断，以形成一连续的碳纳 米管膜118。在上述拉伸过程中，该多个碳纳米管片断在拉力作用下沿拉伸方向逐渐 脱离基底114的同时，由于范德华力作用，该选定的多个碳纳米管片断分别 与其他碳纳米管片断首尾相连地连续地被拉出，从而形成一碳纳米管膜118。 碳纳米管膜118为定向排列的多个碳纳米管束首尾相连形成的具有一定宽度 的碳纳米管膜118。该碳纳米管膜118中碳纳米管的排列方向基本平行于该 碳纳米管膜118的拉伸方向。在上述选定多个碳纳米管片段并拉伸的步骤中， 由于该多个碳纳米管片段的厚度很难控制，拉伸获得的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明碳纳米管膜的制备方法，其包括以下步骤：　提供一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个碳纳米管基本平行于碳纳米管膜的表面；以及　加热该碳纳米管膜，该碳纳米管膜中的部分碳纳米管被氧化，使该碳纳米管膜变薄。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：姜开利，刘亮，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]