形成纳米管网状结构的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开的领域总体上涉及纳米管技术，更特别地，涉及形成纳米管网状结构的系统和方法。
【背景技术】
[0002]碳纳米管是基本上由管形式的单原子厚石墨烯片材构成的小管形结构。通常，碳纳米管可被分类为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。单壁碳纳米管只具有一个圆柱形石墨层，多壁碳纳米管具有两个或更多个嵌套的圆柱形石墨层。碳纳米管通常具有小于大约100纳米的直径并且具有使得纳米管的长度显著大于其直径的大长宽比。例如，碳纳米管的长度与直径的比率可以大于大约1000:1。此外，碳纳米管显露了表现出高强度、特有电性质，并且是有效热导体。这种特征使得碳纳米管有利于用于各种机械、电子和/或热应用中。
[0003]然而，实际应用中使用碳纳米管通常因碳纳米管的小尺寸而受到限制。近来，已经创建了许多已知工艺来形成可在这种实际应用中实现的尺寸逐渐变大的碳纳米管结构。一种已知的工艺包括将碳纳米管分散在溶液池中，从而将碳纳米管在溶液中基本上对齐，重复地收集通过溶液池的基板表面上的碳纳米管。通常，在基板具有不同取向时重复收集碳纳米管。接着，将基板表面上累积的碳纳米管相联接，以形成碳纳米管网状结构，或“巴基纸(buckypaper) ”。然而，在这些工艺中形成的碳纳米管网状结构的大小通常因基板尺寸和/或溶液池受到限制。
【发明内容】
[0004]在一个方面，提供了一种用于制造纳米管网状结构的系统。该系统包括:第一纳米管收集设备，其包括第一基板，所述第一基板被构造成在其附着表面上收集基本上在第一方向上对齐的多个纳米管；第二纳米管收集设备，其包括第二基板，所述第二基板被构造成在其附着表面上收集基本上在第二方向上对齐的多个纳米管。所述第一纳米管收集设备和所述第二纳米管收集设备被构造成将所述多个纳米管在界面处进行组合。所述系统还包括第一能量源，所述第一能量源被构造成将能量向着所述多个纳米管之间的界面引导，其中，所述能量被构造成将所述多个纳米管相接合以形成纳米管网状结构。
[0005]在另一个方面，提供了一种用于收集纳米管的设备。该设备包括:溶液池，其包括悬浮在所述溶液的表面上的多个纳米管；给料系统，其被构造成连续引导包括附着表面的基板经过所述溶液的表面。当所述给料系统引导所述附着表面经过所述溶液的表面时，所述多个纳米管以基本上平行的方向结合到所述附着表面。
[0006]在又一个方面，提供了一种形成纳米管网状结构的方法。该方法包括:连续引导包括附着表面的基板经过包括悬浮于溶液的表面上的多个纳米管的溶液池的表面，使得所述多个纳米管在第一方向上结合到所述附着表面；将处于所述第一方向的多个纳米管与处于第二方向的多个纳米管组合，所述多个纳米管在它们之间限定的界面处被组合；将所述多个纳米管在所述界面处热结合，以形成所述纳米管网状结构。
【附图说明】
[0007]图1是示例性飞行器制造和维修方法的流程图。
[0008]图2是示例性飞行器的框图。
[0009]图3是示例性纳米管网状结构制造系统的示意图示。
[0010]图4是可用于图3中示出的纳米管网状结构制造系统的示例性第一纳米管收集设备的放大示意图示。
[0011]图5是可用于图4中示出的第一纳米管收集设备的示例性预对齐装置的俯视图。
[0012]图6是可用于图3中示出的纳米管网状结构制造系统的示例性第二纳米管收集设备的放大示意图示。
[0013]图7是可用于图6中示出的第二纳米管收集设备的替代预对齐装置的俯视图。
【具体实施方式】
[0014]本文中描述的实现方式涉及用于制造碳纳米管网状结构的系统和方法。在示例性实现方式中，系统包括Langmuir-Blodgett型设备，该设备包括溶液池并且在溶液的表面上悬浮有多个纳米管。该系统还包括输送带式给料系统，该输送带式给料系统基本上连续引导柔性的、细长基板经过溶液的表面，使得纳米管结合到基板。来自第一输送带式给料系统的纳米管与来自第二输送带式给料系统组合，以形成纳米管网状结构。通过基本上连续将纳米管结合到输送带式给料系统的基板，当纳米管被组合时，形成基本上连续的纳米管网状结构。如此，本文中描述的系统有助于基本上连续制造其尺寸仅在一个维度(即，基板的宽度)上受限的纳米管网状结构。
[0015]参照附图，可在飞行器制造和维护方法100(图1中示出)的背景下借助飞行器102(图2中示出)描述本公开的实现方式。在预制造期间，可在制造过程期间使用飞行器102的包括规格和设计104的数据并且可采购106与机体相关的其它材料。在制造期间，进行飞行器102的部件和子组件制造108和系统整合110，之后飞行器102进入其检定和交付过程112。在成功妥善处理和完成机身检定后，飞行器102可进入服役114。当由客户使用的服役期间，安排飞行器102进行周期性、常规和定期的维护检修116，包括例如任何改装、重构、和/或翻新。在替代实现方式中，制造和维护方法100可借助除了飞行器外的交通工具实现。
[0016]可由系统整合商、第三方、和/或运营商(例如，顾客)执行或完成与飞行器制造和/或维护100相关的各部分和过程。出于进行此描述的目的，系统整合商可包括(而不限于)任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括(而不限于)任何数量的供应商、转包商以及供货商；并且操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
[0017]如图2中所示，通过方法100制造的飞行器102可包括带有多个系统120的机体118和内饰122。高级系统120的示例包括推进系统124、电子系统126、液压系统128和/或环境系统130中的一个或多个。可包括任何数量的其它系统。
[0018]可在方法100的任一个或多个阶段期间采用本文中实施的设备和方法。例如，可按与飞行器102在服役时制造的部件或子组件类似的方式构造或制造对应于部件制造过程108的部件或子组件。另外，例如，通过显著加快飞行器102的组装和/或降低飞行器102的组装成本，可在制造阶段108和110期间利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。类似地，例如，在定期的维护检修116期间，可在维修或保养飞行器102的同时利用设备实施方式、方法实施方式或其组合中的一个或多个。
[0019]如本文中使用的，术语“飞行器”可包括(但不限于只包括)飞机、无人驾驶飞行器(UAV)、滑翔机、直升机和/或在空中飞行的任何其它物体。另外，在替代实现方式中，本文中描述的飞行器制造和维护方法可用于任何制造和/或维护操作。
[0020]图3是示例性纳米管网状结构(匪S)制造系统200的示意图示。在示例性实现方式中，匪S制造系统200包括第一纳米管收集设备202和第二纳米管收集设备204。第一纳米管收集设备202包括溶液208的第一池206和可与第一池206 —起操作的第一输送带式给料系统210，第二纳米管收集设备204包括溶液208的第二池212和可与第二池212 —起操作的第二输送带式给料系统214。具体地，第一输送带式给料系统210包括第一收集辊216、第一粘结辊218、第一张紧辊220和围绕辊216、218和220结合的第一柔性基板222。第二输送带式给料系统214包括第二收集辊224、