专利名称：透明碳纳米管复合膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种透明碳纳米管复合膜的制备方法。
背景技术：
碳纳米管(carbon nanotubes，CNT)是一种由石墨烯片卷成的中空管状物，其具有优异的力学、热学以及电学性能，因此具有广泛的应用前景。由于单根碳纳米管的尺寸为纳米级，难于进行加工，为便于实际应用，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结构。该宏观结构由多个碳纳米管组成，可以是膜状、线状或其他结构。 现有技术中一般将多个碳纳米管组成的宏观膜状结构称为碳纳米管膜(Carbon Nanotube film)。冯辰等人在中国发明专利申请公布说明书第CN101239712A号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，该碳纳米管膜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。在宏观上，由于所述碳纳米管膜的厚度较薄，并且该碳纳米管膜中的碳纳米管基本处于同一平面上，因此该碳纳米管膜具有一定的透光率。然而，在微观上，由于该碳纳米管膜中的碳纳米管与径向方向相邻的碳纳米管并不是完全处于同一平面上，即，该多个碳纳米管在所述碳纳米管膜的表面有一定的起伏并与径向方向相邻碳纳米管之间形成有多个间隙，从而使该碳纳米管膜的表面较为粗糙，当光线照射到该碳纳米管膜的表面时，光线会发生散射，从而使该碳纳米管膜的透光率较低。 同样，由上述碳纳米管膜层叠设置形成的碳纳米管膜状结构也同样存在上述问题。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种具有较高透光率的透明碳纳米管复合膜的制备方法。一种透明碳纳米管复合膜的制备方法，包括提供一透明碳纳米管膜状结构，将所述透明碳纳米管膜状结构设置于一支撑体；将所述设置于支撑体的透明碳纳米管膜状结构浸入一透明高分子材料的溶液中；以及将所述透明碳纳米管膜状结构从所述透明高分子材料的溶液中取出，形成所述透明碳纳米管复合膜。与现有技术相较，本发明的透明碳纳米管复合膜的制备方法，将所述透明碳纳米管膜状结构经过所述透明高分子材料的溶液处理，可以降低所述透明碳纳米管膜状结构的表面粗糙度。当光线照射到该透明碳纳米管复合膜时，光线几乎不会发生散射，会直接穿透所述透明碳纳米管复合膜，从而可以提高所述透明碳纳米管复合膜的透光率。此外，该透明碳纳米管复合膜的制备方法还具有工序简单、易行等特点。
图1为本发明第一实施例制备所述透明碳纳米管复合膜的工艺流程图。图2为本发明第一实施例提供的制备所述透明碳纳米管复合膜的方法中所采用
4的碳纳米管拉膜的SEM照片。图3为本发明第一实施例提供的制备所述透明碳纳米管复合膜的方法中所采用的多层层叠的碳纳米管拉膜的SEM照片。图4为本发明第一实施例制备所述透明碳纳米管复合膜的方法中从碳纳米管阵列拉取碳纳米管拉膜的示意图。图5为本发明第一实施例提供的制备所述透明碳纳米管复合膜的方法中所采用的碳纳米管碾压膜的SEM照片。图6为本发明第一实施例提供的制备所述透明碳纳米管复合膜的方法中所采用的碳纳米管絮化膜的SEM照片。图7为本发明第一实施例提供的制备所述透明碳纳米管复合膜的方法中将四层层叠设置的碳纳米管拉膜分别通过二甲基亚砜及聚乙烯醇/二甲基亚砜溶液处理前、后的透光率测试曲线。图8为本发明第二实施例制备所透明碳纳米管复合膜的工艺流程图。主要元件符号说明
透明碳纳米管膜状结构10,30透明高分子材料的溶液12,32透明碳纳米管复合膜14,36基底20碳纳米管阵列22碳纳米管拉膜24基板34
如下具体实施方式
将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。请参见图1，本发明第一实施例提供一种透明碳纳米管复合膜的制备方法。该透明碳纳米管复合膜的制备方法包括以下步骤=(SlO)提供一透明碳纳米管膜状结构10 ； (Sll) 将所述透明碳纳米管膜状结构10浸入一透明高分子材料的溶液12中；以及(S12)将所述透明碳纳米管膜状结构10从所述透明高分子材料的溶液12中取出，形成所述透明碳纳米管复合膜14。步骤SlO中，所述透明碳纳米管膜状结构10为一自支撑结构。所述自支撑为所述透明碳纳米管膜状结构10不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该透明碳纳米管膜状结构10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透明碳纳米管膜状结构10能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过透明碳纳米管膜状结构10中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。所述透明碳纳米管膜状结构10由多个碳纳米管组成，该多个碳纳米管之间通过范德华力紧密连接并形成多个间隙。该多个碳纳米管无序或有序排列。所谓无序排列是指碳纳米管的排列方向无规则。所谓有序排列是指碳纳米管的排列方向有规则。该透明碳纳米管膜状结构10的透光率(光透过比率)与其厚度、密度及其碳纳米管之间的间隙有关。可以理解，该透明碳纳米管膜状结构10的厚度及密度越大，其透光率越小。
请参见图2及图4，所述透明碳纳米管膜状结构10可以为一层碳纳米管拉膜24。 所述碳纳米管拉膜M是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述若干碳纳米管基本沿同一方向择优取向排列，所述择优取向排列是指在碳纳米管拉膜M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碳纳米管拉膜M的表面。进一步地，所述碳纳米管拉膜M中大多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管拉膜M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。当然，所述碳纳米管拉膜M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拉膜M中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为碳纳米管拉膜M不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管拉膜M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拉膜M能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管拉膜M中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。具体地，所述碳纳米管拉膜M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，不能排除碳纳米管拉膜M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。具体地，所述碳纳米管拉膜M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。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均勻性及形状。该碳纳米管拉膜M中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列。此外，由于该碳纳米管拉膜M具有较大的比表面积，因此，该碳纳米管拉膜M具有较大的粘性。在宏观上，所述碳纳米管拉膜M中的多个碳纳米管基本处于同一平面上，从而形成所述碳纳米管拉膜对。此外，由于所述碳纳米管拉膜M的厚度较薄，约为0. 5纳米 100 微米，因此，该碳纳米管膜具有一定的透光率。然而，在微观上，所述碳纳米管拉膜M中每一碳纳米管与径向方向相邻的碳纳米管并不是完全处于同一平面上，即，该多个碳纳米管在所述碳纳米管拉膜M的表面有一定的起伏并与径向方向相邻的碳纳米管之间形成有多个间隙，从而使该碳纳米管拉膜M的表面较为粗糙。当光线照射到该碳纳米管拉膜M的表面时，光线会在所述碳纳米管拉膜M的表面发生散射，从而使该碳纳米管拉膜M的透光率降低。该碳纳米管拉膜M的透光率约为77%。可以理解，当所述透明碳纳米管膜状结构10中包括多层碳纳米管拉膜M时， 该多层碳纳米管拉膜M层叠设置。由于在每层碳纳米管拉膜M中，碳纳米管沿一个方向择优取向排列，因此，相邻两层碳纳米管拉膜M中的碳纳米管间具有一交叉角度α， 0° 。该透明碳纳米管膜状结构10中碳纳米管拉膜M的层数不限，优选为2、 层。同样，所述透明碳纳米管膜状结构10与碳纳米管拉膜M —样也存在透光率较低的问题。并且，可以理解，所述透明碳纳米管膜状结构10的碳纳米管拉膜的层数越多，所述透明碳纳米管膜状结构10的透光率越低。请一并参阅图3和图7，本实施例中，所述透明碳纳米管膜状结构10包括四层层叠设置的碳纳米管拉膜Μ。每一碳纳米管拉膜M中的碳纳米管基本朝同一方向延伸。所述透明碳纳米管膜状结构10中相邻的碳纳米管拉膜M中的碳纳米管的延伸方向基本相互垂直，并形成有多个间隙。在微观上，该透明碳纳米管膜状结构10中每一碳纳米管拉膜M中在径向方向相邻的碳纳米管也不是完全处于同一平面上，即，该多个碳纳米管在所述透明碳纳米管膜状结构10的表面有一定的起伏，从而使该透明碳纳米管膜状结构10的表面较为粗糙，因此，该透明碳纳米管膜状结构10的透光率小于40%。请参见图4，所述碳纳米管拉膜M为从一碳纳米管阵列22中直接拉取获得。该碳纳米管拉膜M的制备方法，包括以下步骤
步骤S101，提供一碳纳米管阵列22。所述碳纳米管阵列22形成于一基底20。该碳纳米管阵列22由多个碳纳米管组成。 该多个碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述碳纳米管的直径为0. 5^50纳米，长度为50纳米飞毫米。该碳纳米管的长度优选为100微米 、00微米。本实施例中，该多个碳纳米管为多壁碳纳米管，且该多个碳纳米管基本上相互平行且垂直于所述基底20，该碳纳米管阵列22不含杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。所述碳纳米管阵列22的制备方法不限，可参见中国大陆专利申请公开第02134760. 3 号。优选地，该碳纳米管阵列22为超顺排碳纳米管阵列。步骤S102，采用一拉伸工具从所述碳纳米管阵列22中拉取获得一碳纳米管拉膜 24。采用一拉伸工具从所述碳纳米管阵列22中选定一碳纳米管片段，本实施例优选为采用具有一定宽度的胶带或粘性基条接触该碳纳米管阵列22以选定具有一定宽度的一碳纳米管片段；以一定速度拉伸该选定的碳纳米管，该拉取方向沿基本垂直于碳纳米管阵列的生长方向。从而形成首尾相连的多个碳纳米管片段，进而形成一连续的碳纳米管拉膜 M。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20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拉膜24。该碳纳米管拉膜M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拉膜。该碳纳米管拉膜M中碳纳米管的排列方向基本平行于该碳纳米管拉膜M的拉伸方向。单层碳纳米管拉膜M即可作为所述透明碳纳米管膜状结构10，当然，也可以将制备出的多个碳纳米管拉膜M层叠铺设以形成所述透明碳纳米管膜状结构10。具体地，可以先将一碳纳米管拉膜M覆盖至一框架上，再将另一碳纳米管拉膜M覆盖至先前的碳纳米管拉膜M表面，如此反复多次，即可在该框架上铺设多层碳纳米管拉膜M。该多层碳纳米管拉膜M中相邻碳纳米管拉膜M中的碳纳米管可沿不同的方向延伸，也可沿相同的方向延伸。在本实施例中，将四层利用上述方法制备出碳纳米管拉膜M层叠铺设，使相邻碳纳米管拉膜M中的碳纳米管的延伸方向基本相互垂直，即，形成本实施例的透明碳纳米管膜状结构10。可以理解，所述透明碳纳米管膜状结构10也可以选自碳纳米管碾压膜或碳纳米
管絮化膜。所述碳纳米管碾压膜包括均勻分布的碳纳米管，该碳纳米管无序，沿同一方向或不同方向择优取向排列。请参见图4，优选地，所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管基本沿同一方向延伸且平行于该碳纳米管碾压膜的表面。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管相互交叠，从而使所述碳纳米管碾压膜的表面较为粗糙。所述碳纳米管碾压膜中碳纳米管之间通过范德华力相互吸引。该碳纳米管碾压膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。所述碳纳米管碾压膜及其制备方法请参见2008年12月3日公开的，公开号为 CNlO 1314464A的中国发明专利申请公开说明书。请参见图5，所述碳纳米管絮化膜包括相互缠绕的碳纳米管。该碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，从而使所述碳纳米管絮化膜的表面较为粗糙。所述碳纳米管絮化膜各向同性。所述碳纳米管絮化膜中的碳纳米管为均勻分布，无规则排列。所述碳纳米管絮化膜及其制备方法请参见2008年10月15日公开的，公开号为CN101284662A的中国发明专利申请公开说明书。步骤S11，将所述透明碳纳米管膜状结构10浸入一透明高分子材料的溶液12中。首先，提供一支撑框架，将所述透明碳纳米管膜状结构10固定于所述支撑框架， 并使所述透明碳纳米管膜状结构10的周边通过所述支撑框架固定。所述支撑框架的形状及尺寸可以根据所述透明碳纳米管膜状结构10的形状及尺寸来制备。该支撑框架用于支撑及固定所述透明碳纳米管膜状结构10。本实施例中，由于所述碳纳米管拉膜都具有较大的粘性，因此，由四层碳纳米管拉膜层叠设置制备而成的透明碳纳米管膜状结构10也具有较大的粘性。故，可以将所述透明碳纳米管膜状结构10直接粘贴于所述支撑框架上从而实现该透明碳纳米管膜状结构10的固定。可以理解，还可以进一步提供另一形状及尺寸相同的支撑框架，使所述透明碳纳米管膜状结构10的周边夹持于所述两个支撑框架之间从而实现该透明碳纳米管膜状结构10地进一步固定。其次，提供一透明高分子材料的溶液12。所述透明高分子材料的溶液12可以通过将一透明高分子材料溶于一溶剂中制备而成。该透明高分子材料的溶液12的浓度小于 10wt%o优选地，该透明高分子材料的溶液12的浓度小于5wt%。该透明高分子材料可以为聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸酯(NBS)、聚砜(PSF)、聚苯乙烯(PS)、聚酯或聚烯烃。该透明高分子材料具有一定的透光率即可。该透明高分子材料的透光率以大于所述碳纳米管拉膜M的透光率为佳，即该透明高分子材料的透光率大于等于77%为佳。优选的， 该透明高分子材料的透光率大于等于80%。所述溶剂可以根据不同的透明高分子材料来选择，只需要对选用的透明高分子材料具有一定的溶解度即可。本实施例中，所述透明高分子材料的溶液12为一聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液(PVA/DMS0)。该聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液的浓度为lwt%。最后，将所述固定于支撑框架的透明碳纳米管膜状结构10浸入所述透明高分子材料的溶液12中浸润。可以理解，所述透明碳纳米管膜状结构10可以垂直浸没到所述透明高分子材料的溶液12中或以一定角度浸没到所述透明高分子材料的溶液12中。此外， 当所述透明碳纳米管膜状结构10包括多个碳纳米管拉膜M，且相邻的碳纳米管拉膜M中的碳纳米管均沿相同的方向延伸时，还可以使所述透明碳纳米管膜状结构10中的碳纳米管垂直地、平行地或以一定角度地浸入所述透明高分子材料的溶液12中。可以理解，将所述透明碳纳米管膜状结构10浸没到所述透明高分子材料的溶液 12中，可以使所述透明碳纳米管膜状结构10的相对两侧受到所述透明高分子材料的溶液 12挤压的压力，该压力会挤压所述透明碳纳米管膜状结构10中的多个碳纳米管，使该多个
8碳纳米管与径向方向相邻的碳纳米管的起伏下降，即，该透明碳纳米管膜状结构10中在径向方向相邻的多个碳纳米管在所述压力的作用下会趋于同一平面。此外，当所述透明碳纳米管膜状结构10包括多个碳纳米管膜时，该压力还会使所述透明碳纳米管膜状结构10中相邻的碳纳米管膜之间紧密结合。另一方面，所述透明高分子材料的溶液12进入到所述透明碳纳米管膜状结构10的间隙，并将该间隙填充。本实施例中，将所述透明碳纳米管膜状结构10垂直浸没到所述聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液中，可以使所述透明碳纳米管膜状结构10的相对两侧受到所述聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液均勻挤压的压力，从而使所述透明碳纳米管膜状结构10中相邻的碳纳米管拉膜 24之间紧密结合，并且可以减少所述聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液的表面张力对所述透明碳纳米管膜状结构10的破坏。此外，该压力会挤压所述透明碳纳米管膜状结构10中的每一碳纳米管拉膜24，从而使每一碳纳米管拉膜M中的碳纳米管与径向方向相邻的碳纳米管的起伏下降，即，每一碳纳米管拉膜M中在径向方向相邻的多个碳纳米管在所述压力的作用下会趋于同一平面。另一方面，所述聚乙烯醇/二甲基亚砜溶液进入到所述透明碳纳米管膜状结构10的间隙，并将该间隙填充。步骤S12，将所述透明碳纳米管膜状结构10从所述透明高分子材料的溶液12中取出，形成所述透明碳纳米管复合膜14。所述透明碳纳米管膜状结构10也可以垂直从所述透明高分子材料的溶液12中取出或以一定角度从所述透明高分子材料的溶液12中取出。此外，当所述透明碳纳米管膜状结构10包括多个碳纳米管拉膜M，且相邻的碳纳米管拉膜M中的碳纳米管均沿相同的方向延伸时，还可以将所述透明碳纳米管膜状结构10中的碳纳米管垂直地、平行地或以一定角度地从所述透明高分子材料的溶液12中取出。可以理解，将所述透明碳纳米管膜状结构 10中的碳纳米管垂直地浸入所述透明高分子材料的溶液12中，并垂直地取出，可以减少所述透明碳纳米管膜状结构10中每一碳纳米管拉膜M的形变。将所述透明碳纳米管膜状结构10从所述透明高分子材料的溶液12中取出后，进一步包括将所述填充有透明高分子材料的透明碳纳米管膜状结构10进行烘干的步骤，以使所述溶剂从所述透明碳纳米管膜状结构10中挥发，并使所述透明碳纳米管膜状结构10 中的透明高分子材料固化，进而形成所述透明碳纳米管复合膜14。优选的，可以将所述填充有透明高分子材料的透明碳纳米管膜状结构10水平放置并加热烘干，从而使所述透明高分子材料均勻地复合于所述透明碳纳米管膜状结构10中。本实施例中，将所述透明碳纳米管膜状结构10垂直地从所述聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液中取出，然后，将所述填充有聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液的透明碳纳米管膜状结构 10进行烘干，以使所述二甲基亚砜从所述透明碳纳米管膜状结构10中挥发，并使所述聚乙烯醇固化在透明碳纳米管膜状结构10的间隙中并与所述透明碳纳米管膜状结构10复合。可以理解，将所述透明碳纳米管膜状结构10垂直地浸没到所述聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液中以及从所述聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液中垂直取出，由于该聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液中的聚乙烯醇含量较低，所以当垂直浸没和取出时，该聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液可以均勻地吸附于所述透明碳纳米管膜状结构10的间隙中，待烘干后，聚乙烯醇主要填充于相邻碳纳米管之间的间隙，而不会在所述透明碳纳米管膜状结构10的表面产生堆叠， 从而使所述透明碳纳米管膜状结构10的表面粗糙度降低。当然不排除有少量的聚乙烯醇覆盖于所述透明碳纳米管膜状结构10中碳纳米管表面的情况。当光线照射到该透明碳纳米管复合膜14时，由于所述透明碳纳米管复合膜14的表面粗糙度较低，即，该透明碳纳米管复合膜14的表面比较光滑，所以光线几乎不会发生散射，会直接穿透所述透明碳纳米管复合膜14，因此，该透明碳纳米管复合膜14具有更高的透光率。请参阅图7，其为本实施例的透明碳纳米管膜状结构10分别通过二甲基亚砜溶剂及聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液处理前、后的透光率测试曲线的对比图。从图中可以看出， 未经过处理的透明碳纳米管膜状结构10在可见光范围内的透光率低于40%。经过二甲基亚砜溶剂处理的透明碳纳米管膜状结构10，由于在该二甲基亚砜溶剂压力的作用下，该透明碳纳米管膜状结构10中每一碳纳米管拉膜M中的碳纳米管与径向方向相邻的碳纳米管起伏会下降，从而使该透明碳纳米管膜状结构10的表面对入射光线的散射降低，进而提高该透明碳纳米管膜状结构10的透光率，该透明碳纳米管膜状结构10在可见光范围内的透光率可达到45%左右。经过聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液处理的透明碳纳米管膜状结构10，该透明碳纳米管膜状结构10不仅受到聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液压力的作用，此外，当取出烘干后，该聚乙烯醇进一步填充于径向上相邻的碳纳米管之间的间隙，从而使该透明碳纳米管膜状结构10的表面粗糙度得到进一步地降低。当入射光线照射所述透明碳纳米管复合膜14的表面时，该入射光线几乎不发生散射，从而提高该透明碳纳米管复合膜14的透光率，该透明碳纳米管复合膜14在可见光范围内的透光率最高，可达到50%左右。请参见图8，本发明第二实施例提供一种透明碳纳米管复合膜的制备方法。该透明碳纳米管复合膜的制备方法包括以下步骤(S20)提供一透明碳纳米管膜状结构30，将所述透明碳纳米管膜状结构30设置于一基板34 ； (S21)将所述设置于基板34的透明碳纳米管膜状结构30浸入一透明高分子材料的溶液32中；以及(S22)将所述透明碳纳米管膜状结构30从所述透明高分子材料的溶液32中取出，形成所述透明碳纳米管复合膜36。所述步骤S20与本发明第一实施例中的步骤SlO基本相同，不同之处在于，本实施例中，所述透明碳纳米管膜状结构30为一单层的碳纳米管拉膜。步骤S21，将所述设置于基板34的透明碳纳米管膜状结构30浸入一透明高分子材料的溶液32中。首先，提供一基板34。所述基板34为具有一定强度的薄片状结构。该基板34主要起支撑作用，其形状、尺寸可依据所述透明碳纳米管膜状结构30的形状及尺寸设计。该基板34的材料可选自硬性或具有一定强度的材料。具体地，该基板34的材料可以选自金属、金属氧化物、陶瓷等非透明材料，也可以选自石英、玻璃、塑料等透明材料。该基板34具有一表面。该表面可以为平面、曲面或其他不规则面。本实施例中，所述基板34为一透明的玻璃基板。其次，将所述透明碳纳米管膜状结构30层叠设置于所述基板34的表面。本实施例中，将所述碳纳米管拉膜层叠设置于所述玻璃基板的表面。由于所述碳纳米管拉膜具有较大的比表面积，因此，将该碳纳米管拉膜层叠设置于所述玻璃基板后，该碳纳米管拉膜会通过范德华力固定于所述玻璃基板的表面，形成一层状结构。此外，由于该单层的碳纳米管拉膜的表面较为粗糙，当光线照射到该层状结构中的碳纳米管拉膜的表面时，光线会在所述碳纳米管拉膜的表面发生散射，从而使该层状结构的整体透光率降低。可以理解，当所述透明碳纳米管膜状结构30包括多个碳纳米管拉膜时，该多个碳纳米管拉膜可以层叠设置或并排设置于所述基板34的表面。具体地，将所述碳纳米管拉膜设置于所述基板34的表面后，可以进一步将另一碳纳米管拉膜覆盖至先前的碳纳米管拉膜表面，如此反复多次，在该基板34的表面上铺设多个碳纳米管拉膜。此外，当所述基板 34的表面具有较大的面积时，将所述碳纳米管拉膜沿一个方向设置于所述基板34的表面后，还可以将另一碳纳米管拉膜并排设置于所述基板34的表面没有铺设碳纳米管拉膜的区域。再次，提供一透明高分子材料的溶液32。该透明高分子材料的溶液32可选自本发明第一实施例中的透明高分子材料的溶液12。本实施例中，所述透明高分子材料的溶液32 也为一聚乙烯醇/二甲基亚砜溶液。最后，将所述设置于基板34表面的透明碳纳米管膜状结构30垂直浸没到所述透明高分子材料的溶液32中或以一定角度浸没到所述透明高分子材料的溶液32中。可以理解，将所述设置于基板34表面的透明碳纳米管膜状结构30浸没到所述透明高分子材料的溶液32中，可以使所述透明碳纳米管膜状结构30远离基板34的一侧受到所述透明高分子材料的溶液32挤压的压力，该压力会挤压所述透明碳纳米管膜状结构30中的多个碳纳米管，使该多个碳纳米管与径向方向相邻的碳纳米管的起伏下降，即，该透明碳纳米管膜状结构30中在径向方向相邻的多个碳纳米管在所述压力的作用下会趋于同一平面。此外，当所述透明碳纳米管膜状结构30包括多个层叠的碳纳米管拉膜时，该压力还会使所述透明碳纳米管膜状结构30中相邻的碳纳米管拉膜之间紧密结合。另一方面，所述透明高分子材料的溶液32会进入到所述透明碳纳米管膜状结构30的间隙，并填充该间隙。本实施例中，将所述层状结构浸没到所述聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液中，可以使所述碳纳米管拉膜远离玻璃基板的一侧受到所述聚乙烯醇/二甲基亚砜溶液挤压的压力， 该压力会挤压所述碳纳米管拉膜中的多个碳纳米管，使该多个碳纳米管与径向方向相邻的碳纳米管的起伏下降，即，该碳纳米管拉膜中在径向方向相邻的多个碳纳米管在所述压力的作用下会趋于同一平面。此外，所述聚乙烯醇/二甲基亚砜溶液会进入到所述碳纳米管拉膜的间隙，并填充该间隙。步骤S22，将所述透明碳纳米管膜状结构30从所述透明高分子材料的溶液32中取出，形成所述透明碳纳米管复合膜36。将所述设置于基板34表面的透明碳纳米管膜状结构30从所述透明高分子材料的溶液32中取出后，还可以进一步将所述设置于基板34表面的透明碳纳米管膜状结构30进行加热烘干，从而使该透明高分子材料复合、填充于所述透明碳纳米管膜状结构30的间隙中。本实施例中，将所述层状结构从所述聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液中垂直取出后，进一步将所述设置于玻璃基板表面的碳纳米管拉膜加热烘干，从而使聚乙烯醇复合、填充于所述碳纳米管拉膜的间隙中。具体地，使所述碳纳米管拉膜中的多个碳纳米管垂直地从所述聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液中取出，可以减小聚乙烯醇/ 二甲基亚砜溶液中的溶液张力对所述碳纳米管拉膜的整体结构产生破坏。所述聚乙烯醇主要填充于所述碳纳米管拉膜中相邻碳纳米管之间的间隙，从而使所述碳纳米管拉膜的表面粗糙度降低。当光线照射到该层状结构中复合有聚乙烯醇的碳纳米管拉膜的表面时，光线不会在所述复合有聚乙烯醇的碳纳米管拉膜的表面发生散射，而会透过该复合有聚乙烯醇的碳纳米管拉膜，从而使该层状结构的整体透光率增加。
11
进一步地，可以将所述复合有透明高分子材料的透明碳纳米管膜状结构30从所述基板34表面上分离，形成所述透明碳纳米管复合膜36。可以理解，由于该透明高分子材料复合于所述透明碳纳米管膜状结构30的间隙中，从而使该透明碳纳米管膜状结构30具有较强的韧性及机械强度，进而使该透明碳纳米管膜状结构30可以容易地从所述基板34 表面上分离。本实施例中，由于所述层状结构中的碳纳米管拉膜复合有聚乙烯醇，因此，可以提高所述碳纳米管拉膜的韧性及机械强度，从而使该碳纳米管拉膜可以容易地从玻璃基板表面分离，而不会破坏该碳纳米管拉膜的整体结构。所述透明碳纳米管复合膜36的透光率可大于等于82%，优选的，该透明碳纳米管复合膜36的透光率可大于等于85% ；更优选的， 该透明碳纳米管复合膜36的透光率可大于等于90%。本发明实施例所提供的透明碳纳米管复合膜的制备方法具有以下优点使用该方法制备的透明碳纳米管复合膜，一方面，所述透明碳纳米管膜状结构会受到所述透明高分子材料的溶液挤压的压力，使该透明碳纳米管膜状结构中的多个碳纳米管与径向方向相邻的碳纳米管的起伏下降，并使相邻的碳纳米管膜之间紧密结合，从而降低所述透明碳纳米管膜状结构的表面粗糙度，另一方面，该透明的高分子材料填充于所述透明碳纳米管膜状结构的间隙当中，从而使所述碳纳米管膜状结构的表面粗糙度得到进一步降低，使该碳纳米管膜状结构的表面变得较为光滑。当光线照射该透明碳纳米管复合膜时，入射光线几乎不发生散射，进而可以提高所述透明碳纳米管复合膜的透光率。通过将该透明的高分子材料与所述透明碳纳米管膜状结构复合，还可以提高所述透明碳纳米管膜状结构的韧性及机械强度。此外，本发明实施例的透明碳纳米管复合膜的制备方法，具有工序简单、易行等特点ο另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种透明碳纳米管复合膜的制备方法，其包括提供一透明碳纳米管膜状结构，将所述透明碳纳米管膜状结构设置于一支撑体；将所述设置于支撑体的透明碳纳米管膜状结构浸入一透明高分子材料的溶液中；以及将所述透明碳纳米管膜状结构从所述透明高分子材料的溶液中取出，形成所述透明碳纳米管复合膜。
2.如权利要求1所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述透明碳纳米管膜状结构包括至少一层碳纳米管膜，该碳纳米管膜是从一碳纳米管阵列中直接拉取获得。
3.如权利要求2所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管膜是由多个碳纳米管组成的自支撑结构，该多个碳纳米管基本沿同一方向延伸。
4.如权利要求3所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管膜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。
5.如权利要求3所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管膜中每一碳纳米管与径向方向相邻的碳纳米管之间形成多个间隙。
6.如权利要求1所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述透明高分子材料的透光率大于等于77%。
7.如权利要求1所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述透明高分子材料为聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚砜、聚苯乙烯或聚烯烃。
8.如权利要求1所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述透明高分子材料的溶液的浓度小于10wt%。
9.如权利要求1所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述将透明碳纳米管膜状结构设置于一支撑体的步骤为提供一支撑框架；以及，将所述透明碳纳米管膜状结构的周边通过所述支撑框架固定。
10.如权利要求1所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述将透明碳纳米管膜状结构设置于一支撑体的步骤为提供一基板，所述基板包括一表面；以及，将所述透明碳纳米管膜状结构层叠设置于所述基板的表面，形成一层状结构。
11.如权利要求10所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述基板的材料选自金属、金属氧化物、陶瓷、石英、玻璃以及塑料。
12.如权利要求1所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述将设置于支撑体的透明碳纳米管膜状结构浸入一透明高分子材料的溶液中步骤为将所述设置于支撑体的透明碳纳米管膜状结构垂直浸入所述透明高分子材料的溶液中。
13.如权利要求12所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述将设置于支撑体的透明碳纳米管膜状结构垂直浸入所述透明高分子材料的溶液中的步骤为将设置于支撑体的透明碳纳米管膜状结构中的碳纳米管垂直浸入所述透明高分子材料的溶液。
14.如权利要求1所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述将透明碳纳米管膜状结构从所述透明高分子材料的溶液中取出的步骤为将所述透明碳纳米管膜状结构垂直地从所述透明高分子材料的溶液中取出。
15.如权利要求14所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述将透明碳纳米管膜状结构垂直地从所述透明高分子材料的溶液中取出的步骤为将所述透明碳纳米管膜状结构中的碳纳米管垂直地从所述透明高分子材料的溶液中取出。
16.如权利要求14所述的透明碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，将所述透明碳纳米管膜状结构垂直地从所述透明高分子材料的溶液中取出后，进一步包括将所述透明碳纳米管膜状结构进行加热烘干的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种透明碳纳米管复合膜的制备方法，包括提供一透明碳纳米管膜状结构，将所述透明碳纳米管膜状结构设置于一支撑体；将所述设置于支撑体的透明碳纳米管膜状结构浸入一透明高分子材料的溶液中；以及将所述透明碳纳米管膜状结构从所述透明高分子材料的溶液中取出，形成所述透明碳纳米管复合膜。本发明透明碳纳米管复合膜为一柔性的薄膜结构，具有良好的透光性能和机械性能，能方便地应用于宏观的多个领域。
文档编号C08L23/00GK102321323SQ20111014013
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者刘锴, 姜开利, 孙颖慧, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司