一种碳纳米管电场定向装置的制作方法

本实用新型涉及碳纳米管的电场定向领域，是一种能够获得大量排列方向一致的碳纳米管的装置，属于纳米材料的定向领域。

背景技术：

碳纳米管，是石墨片按照一定螺旋角卷曲而成的、直径为纳米级的管状物质。其有非常大的长径比，沿着长度方向的热交换性能很高，而相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。通过对碳纳米管的定向，能够更好地发挥碳纳米管的导电、导热等性能。而运用电场力对碳纳米管进行定向是目前应用较多且效果显著的方法，电场的作用会使碳纳米管沿电场方向产生取向扭转的诱导力，从而使碳纳米管的轴向沿电场方向分布。剑桥大学的Martin等利用交流电和直流电对环氧树脂中的碳纳米管进行了电场定向，取得了良好的定向效果；清华大学的Chen Ma等比较了原始碳纳米管和功能化碳纳米管在电场定向中的差异。

由于进行电场定向实验的液体的浓度、状态、体积可能不同，因此需要的电场强度大小需要多次实验进行调节、摸索，所以迫切需要电场强度可调的定向装置。

匀强电场的场强公式：

E＝U/d (1)

其中E为匀强电场的电场强度，单位为V/m，U为所施加的电压，单位为V，d为沿场强方向两点间距离，单位为m。由公式(1)可知，电场强度的大小与两电极之间的距离成反比，因此可以通过调节两电极间的距离来控制电场强度的大小。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种电场强度可调节的碳纳米管电场定向装置。

为了实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种碳纳米管电场定向装置主要由电极定位装置、电极定向装置、支撑装置组成，其特征在于：电极定位装置包括可调螺母、升降螺纹丝杆、上横梁、下横梁、弹簧Ⅰ、导柱Ⅰ、弹簧Ⅱ、导柱Ⅱ；定向电极部分包括圆形的上电极板、下电极板、培养皿、上电极接口、下电极接口；支撑装置由支柱Ⅰ、支柱Ⅱ、地脚Ⅰ、地脚Ⅱ、地脚Ⅲ、地脚Ⅳ组成。在电极定位装置中，升降螺纹丝杆上部焊接可调螺母，向下穿过上横梁和下横梁的中心孔，升降螺纹丝杆下端与上电极板的电极接口相抵；弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ分别套在导柱Ⅰ和导柱Ⅱ上，导柱Ⅰ和导柱Ⅱ固定在上横梁并穿过下横梁孔固定在上电极板，其中弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ在上横梁、下横梁之间。在电极定向装置中，圆形的培养皿放置在下电极板中心位置，上电极板、下电极板上各有一处电极接口，通过导线可连接电源。在支撑装置中，下横梁由支柱Ⅰ、支柱Ⅱ支撑，在下电极板底面固定地脚Ⅰ、地脚Ⅱ、地脚Ⅲ、地脚Ⅳ，支撑整个装置。

本实用新型的效果是：本装置不仅可以实现碳纳米管的定向，还可以在调节碳纳米管的定向程度。不同电场强度可以影响碳纳米管的定向程度，通过对上、下电极板之间距离的调节，来改变电场强度的大小，即碳纳米管受到的电场力的大小；若在电极接口连接变压器，可以增大电场强度的调节范围；可以实现直流电和交流电两种效果的定向。

附图说明

附图1是本实用新型一种碳纳米管电场定向装置的正视图。

附图2是本实用新型一种碳纳米管电场定向装置的斜视图。

图中：1.可调螺母、2.升降螺纹丝杆、3.上横梁、4.下横梁、5.弹簧Ⅰ、6.导柱Ⅰ、7.弹簧Ⅱ、8.导柱Ⅱ、9.上电极板、10.下电极板、11.培养皿、12.支柱Ⅰ、13.支柱Ⅱ、14.上电极接口、15.下电极接口、16.地脚Ⅰ、17.地脚Ⅱ、18.地脚Ⅲ、19.地脚Ⅳ。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明具体的实施方法：

如图所示，一种碳纳米管电场定向装置主要由电极定位装置、电极定向装置、支撑装置组成，其特征在于：电极定位装置包括可调螺母(1)、升降螺纹丝杆(2)、上横梁(3)、下横梁(4)、弹簧Ⅰ(5)、导柱Ⅰ(6)、弹簧Ⅱ(7)、导柱Ⅱ(8)；定向电极部分包括上电极板(9)、下电极板(10)、培养皿(11)、上电极接口(14)、下电极接口(15)；支撑装置由支柱Ⅰ(12)、支柱Ⅱ(13)、地脚Ⅰ(16)、地脚Ⅱ(17)、地脚Ⅲ(18)、地脚Ⅳ(19)。

在电极定位装置中，升降螺纹丝杆(2)上部焊接可调螺母(1)，向下穿过上横梁(3) 和下横梁(4)的中心孔，升降螺纹丝杆(2)下端与上电极板(14)的电极接口相抵；弹簧Ⅰ(5)和弹簧Ⅱ(7)分别套在导柱Ⅰ(6)和导柱Ⅱ(8)上，导柱Ⅰ(6)和导柱Ⅱ(8)固定在上横梁(3)并穿过下横梁(4)固定在上电极板，其中弹簧Ⅰ(5)和弹簧Ⅱ(7)在上横梁(3)、下横梁(4)之间。

在电极定向装置中，圆形的培养皿(11)放置在下电极板(10)中心位置，上电极板(9)、下电极板(10)上分别有上电极接口(14)和下电极接口(15)，通过导线可连接电源。

在支撑装置中，下横梁由支柱Ⅰ(12)、支柱Ⅱ(13)支撑，下电极板(10)上固定绝缘的地脚Ⅰ(16)、地脚Ⅱ(17)、地脚Ⅲ(18)、地脚Ⅳ(19)，支撑整个装置。

本发明工作原理和工作过程为：

在进行不同场强下的碳纳米管定向时，将装有碳纳米管溶液的培养皿(11)放在下电极板(10)的中心位置处，旋转可调螺母(1)使上横梁(3)、升降螺纹丝杆(2)、导柱Ⅰ(6) 和导柱Ⅱ(8)下降(或上升)，下横梁(4)固定不动，弹簧Ⅰ(5)和弹簧Ⅱ(7)被压缩，使连接导柱Ⅰ(6)和导柱Ⅱ(8)的上电极板(9)下降，从而上电极板(9)下降，上电极板(9)下侧与下电极板(10)上侧之间的距离为有效距离，调整到实验所需距离后，使连接上电极接口(14)和下电极接口(15)的导线接通电源，碳纳米管会受到电场力而定向。

以上实施方案仅用于说明而非限制本实用新型的技术方案。不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。