碳纳米管膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种碳纳米管膜的制备方法，尤其涉及一种从碳纳米管阵列中拉取获 得的碳纳米管膜的制备方法。
【背景技术】
[0002] 碳纳米管是一种由石墨烯片卷成的中空管状物，其具有优异的力学、热学及电 学性质，因此具有广阔的应用领域。由于单根碳纳米管的尺寸为纳米级，难于加以利用， 人们尝试将多个碳纳米管作为原材料，制成具有较大尺寸的宏观碳纳米管膜。例如由 多个碳纳米管形成的宏观膜状结构，如碳纳米管膜。公告号为CN101458975B的中国发 明专利中揭露了一种从碳纳米管阵列中直接拉取获得的碳纳米管膜，这种碳纳米管膜 具有较好的透明度，且具有宏观尺度并能够自支撑，其包括多个在范德华力作用下首尾 相连的碳纳米管。由于这种直接从阵列中拉取获得的碳纳米管膜中碳纳米管基本沿同 一方向延伸，因此能够较好的发挥碳纳米管轴向具有的导电及导热等各种优异性质，具 有极为广泛的产业前景，例如可以应用于触摸屏(如中国专利CN101419518B)、液晶显示 器(如中国专利CN101498865B)、扬声器(如中国专利CN101605289B)、加热装置（如中国 专利CN101868066B)、薄膜晶体管（如中国专利CN101582449B)及导电线缆(如中国专利 CN101499337B)等多种领域。
[0003] 然而，该碳纳米管膜从一碳纳米管阵列中拉出，膜的尺寸受到该碳纳米管阵列尺 寸的限制。现有技术中的能够用于拉取碳纳米管膜的碳纳米管阵列是采用化学气相沉积法 在生长基底表面生长获得。生长基底的尺寸不但受到制造工艺的限制，还受化学气相沉积 反应炉尺寸的限制。目前用于生长碳纳米管阵列的生长基底最大直径约为8英寸，难以满 足更大尺寸碳纳米管膜的生产需要。
[0004] 中国专利CN101734644B公开了一种碳纳米管膜的制备方法，其将从碳纳米管阵 列中拉出的碳纳米管膜进一步横向拉伸，从而使碳纳米管膜的宽度方向的尺寸扩大，得到 宽度较宽的碳纳米管膜。中国专利CN101676452B公开了一种碳纳米管膜的制备方法，其将 从不同碳纳米管阵列的多个碳纳米管膜的端部相互接触实现连接，形成长度延长的碳纳米 管膜。然而，从碳纳米管阵列中拉取得到的碳纳米管膜是一种仅由碳纳米管之间通过范德 华力相互吸引而搭接形成的超薄膜，对碳纳米管膜进行拉伸或连接时，稍有不慎即会造成 碳纳米管膜的破裂，因此这种方法难于大规模实际应用。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的碳纳米管膜的制备方法。
[0006] -种碳纳米管膜的制备方法，包括以下步骤：提供多个分别转移至不同代替基底 的碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列的形态能够使得碳纳米管膜从该碳纳米管阵列中连续地 拉出，该碳纳米管膜包括多个首尾相连的碳纳米管；将该多个代替基底并排设置，从而使该 多个碳纳米管阵列的侧面相互接触，通过范德华力结合，形成一拼接阵列，该拼接阵列的面 积大于该碳纳米阵列的面积；以及从该拼接阵列拉取该碳纳米管膜。
[0007] 相较于现有技术，本发明通过将碳纳米管阵列转移至代替基底，并保持该碳纳米 管阵列仍具有拉膜性能，当需要宽度较宽或长度较长的碳纳米管膜时，通过将多个该代替 基底并排设置，使多个碳纳米管阵列相互接触，拼接成完整的拼接阵列，再从该拼接阵列中 拉取宽度较宽或长度较长的碳纳米管膜，而避免了对厚度较小的碳纳米管膜进行直接操作 引起的破坏。
【附图说明】
[0008] 图1为本发明施例提供的碳纳米管膜的制备方法的俯视示意图。
[0009] 图2为本发明一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的侧视示意图。
[0010] 图3为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
[0011] 图4为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得碳纳米管膜的结构示意图。
[0012] 图5为本发明另一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的侧视示意图。
[0013] 图6为本发明另一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的侧视示意图。
[0014] 图7为本发明另一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的侧视示意图。
[0015] 图8为本发明另一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的侧视示意图。
[0016] 图9为本发明实施例设置于两个并排设置的代替基底上的拼接阵列的侧视示意 图。
[0017] 图10为本发明实施例从拼接阵列拉取碳纳米管膜的侧视示意图。
[0018] 主要元件符号说明
如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0019] 以下将结合附图对本发明的碳纳米管膜的制备方法作进一步的详细说明。
[0020] 请参阅图1，本发明提供一种碳纳米管膜的制备方法，包括以下步骤： S1，提供多个分别转移至不同代替基底30的碳纳米管阵列10,该碳纳米管阵列10的形 态能够使得碳纳米管膜40可以从该碳纳米管阵列10中连续地拉出，该碳纳米管膜40包括 多个首尾相连的碳纳米管； 52, 将该多个代替基底30并排设置，从而使该多个碳纳米管阵列10的侧面相互接触， 通过范德华力结合，形成一拼接阵列80,该拼接阵列80的面积大于该碳纳米阵列10的面 积；以及 53, 从该拼接阵列80拉取该碳纳米管膜40。
[0021] 该碳纳米管膜40包括首尾相连的碳纳米管，是由多个碳纳米管通过范德华力相 互结合并首尾相连形成的宏观结构。
[0022]【碳纳米管阵列的转移】 请参阅图2,在该步骤S1中，该碳纳米管阵列10通过如下步骤转移至该代替基底30 :S11，提供一代替基底30及一生长基底20,该生长基底20的表面202具有碳纳米管阵 列10,该碳纳米管阵列10的形态能够使得一碳纳米管膜40可以从该碳纳米管阵列10中连 续地拉出； S12,将该碳纳米管阵列10从该生长基底20转移至该代替基底30的表面302,并保持 该碳纳米管阵列10的形态仍能够使该碳纳米管膜40从该碳纳米管阵列10中连续地拉出。
[0023]首先对生长于该生长基底20且能够从中拉取碳纳米管膜40的碳纳米管阵列10 进行介绍。
[0024] 该碳纳米管阵列10为通过化学气相沉积的方法生长在该生长基底20的表面202。 该碳纳米管阵列10中的碳纳米管基本彼此平行且垂直于生长基底20表面202,相邻的碳纳 米管之间相互接触并通过范德华力相结合。通过控制生长条件，该碳纳米管阵列10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。由于基本不含杂质且碳纳米管相互 间紧密接触，相邻的碳纳米管之间具有较大的范德华力，足以使在拉取一些碳纳米管(碳纳 米管片段）时，能够使相邻的碳纳米管通过范德华力的作用被首尾相连，连续不断的拉出， 由此形成连续的自支撑的宏观膜状结构，即碳纳米管膜40。这种能够使碳纳米管首尾相连 的从其中拉出的碳纳米管阵列10也称为超顺排碳纳米管阵列10。该生长基底20的材料可 以为P型硅、N型硅或氧化硅等适合生长超顺排碳纳米管阵列10的基底。
[0025] 从碳纳米管阵列10中连续地拉出的该碳纳米管膜40包括多个首尾相连的碳纳米 管。更为具体的，该碳纳米管膜40为可以实现自支撑的碳纳米管膜40,该碳纳米管膜40包 括多个基本沿相同方向排列的碳纳米管。请参阅图3及图4,在该碳纳米管膜40中碳纳米 管为沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管膜40中大多数碳纳米管的 整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于该 碳纳米管膜40的表面。进一步地，所述碳纳米管膜40中多数碳纳米管是通过范德华力首 尾相连。具体地，所述碳纳米管膜40中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳 米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连，从而使该碳纳米管膜40能 够实现自支撑。当然，所述碳纳米管膜40中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管 不会对碳纳米管膜40中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。进一步地，所述碳 纳米管膜40可包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段。该多个碳纳米管片段通过范德 华力首尾相连。每一碳纳米管片段包括多个相互平行的碳纳米管，该多个相互平行的碳纳 米管通过范德华力紧密结合。另外，所述碳纳米管膜40中基本朝同一方向延伸的多数碳纳 米管并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的 偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜40的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并 列的碳纳米管之间可能存在部分接触而部分分离的情况。实际上，该碳纳米管膜40具有较 多间隙，即相邻的碳纳米管之间具有间隙，使该碳纳米管膜40可以具有较好的透明度。然 而，相邻碳纳米管之间接触的部分以及首尾相连的碳纳米管之间连接的部分的范德华力已 经足够维持该碳纳米管膜40整体的自支持性。该碳纳米管膜40的厚度约为0. 5纳米至 100微米，优选为0. 5纳米至10微米。
[0026] 所述自支撑是该碳纳米管膜40不需要大面积的载体支撑，而只要一边或相对两 边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状，即将该碳纳米管膜40置于(或固定于)间隔 一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜40能够悬空保持自 身膜状。所述