[0040]本领域的普通技术人员之一将理解引起这些分子前体分解成用于碳纳米结构生长的合适纳米颗粒的条件(例如，经由高温下的氢暴露的还原、经由高温下暴露至水、醇或氧的氧化等等，以及其组合(通常在分开的步骤/暴露中))。通常，这些分解方法可以在约150°C至约300°C的温度下执行，取决于还原剂或氧化剂的浓度和被分解的分子的组成。在一些实例中，转化分子前体以及将纳米颗粒催化剂暴露至碳纳米结构生长条件(本文更加详细地描述)可以在一个加热循环中发生。
[0041]类似于以上的描述，分子前体在表面上应处于足够的浓度以便得到一定密度的纳米颗粒催化剂来支撑垂直生长。
[0042]在两个实例中，纳米颗粒催化剂或其分子前体的沉积可以仅沉积在衬底或第一 /第二元件的表面的一部分上，这可以通过遮掩将不含碳纳米森林的所述表面的部分来获得。在纳米颗粒催化剂或其分子前体沉积后，可以移除遮罩并且使碳纳米森林生长。
[0043]生长碳纳米森林可涉及将纳米颗粒催化剂暴露至碳纳米结构生长条件持续一段时间，以便获得具有期望高度(例如，对应于配合表面之间距离的高度)的碳纳米森林。取决于碳纳米结构生长条件和碳纳米森林的期望高度，暴露至碳纳米结构生长条件的时间段可以从几秒至几分钟或甚至数小时。在一些实例中，碳纳米森林的期望高度可以对应于配合表面之间的距离。在其他实例中，期望高度可以多于或少于配合表面之间的距离。例如，如果碳纳米森林将受压缩，那么所期望的距离大于配合表面之间的距离。在另一个实例中，如果在相对配合表面上的对应碳纳米森林接触(例如，如图6中所示)，那么所期望的距离将小于配合表面之间的距离。
[0044]合适的碳纳米结构生长条件大体上包括高温(例如，约400°C至约1200°C )和气体碳源(例如，甲烧、乙烧、乙稀、乙炔、一氧化碳、甲醇、乙醇等等)。此外，碳纳米结构生长条件还可以包括生长促进剂(例如，硫醇、水、氧等等)。碳纳米结构合成领域的普通技术人员之一应认识到生长促进剂的适当浓度以及生长促进剂与纳米颗粒催化剂和气体碳源的组合，以便使用所述生长促进剂不抑制生长。
[0045]受益于本公开的本领域普通技术人员之一将认识到碳纳米结构的质量(例如，如由在侧壁中的缺陷的数量确定)尤其取决于温度、碳源的组成、碳源的浓度、纳米颗粒催化剂的组成、纳米颗粒催化剂的尺寸、表面的组成等等。例如，可在较低温度下获得较低质量碳纳米结构的合成，而通常在较高温度下合成高质量的碳纳米结构。
[0046]本领域的普通技术人员之一将认识到本文所述的接头应用中的碳纳米结构的期望质量，所述期望质量可以尤其取决于碳纳米结构的安排、所述接头的操作持续时间、在其中操作所述接头的环境的温度、在其中操作所述接头的流体中的其他组分以及磨料颗粒的组成和尺寸。例如，当小直径(例如，约150nm或更少)的磨料颗粒需要关注时，较高质量的碳纳米结构可以为更适当的，因为它们可以对磨料磨损更有弹性并且具有更高的过滤效力。而在微米颗粒和较大纳米颗粒(例如，约150nm或更大)需要关注的其他应用中，较低质量的碳纳米结构可以是适当的。此外，当接头暴露至可以化学降解碳纳米结构(例如，酸性环境)的流体时，可以优选高质量的碳纳米结构，因为较高质量的碳纳米结构的更纯粹的(pristine)侧壁是更耐化学腐蚀的。
[0047]另外，在其上碳纳米森林生长的表面可以影响碳纳米结构生长条件，并且因此，影响碳纳米结构的质量。例如，当直接在配合表面上生长时，本领域普通技术人员之一将认识到应选择碳纳米结构生长条件以便不消极地影响对应于配合表面的元件。例如，高温、富碳环境可以引起一些材料(或其化学组分)吸收碳，反应而形成碳化物或等等，从而得到不再适于在接头中使用的更易碎的材料。
[0048]本文所公开的实施方案包括:
[0049]A.一种井眼工具，其包括接头，所述接头包括具有限定间隙的相对配合表面的两个元件；可压缩密封元件，其安置在相对配合表面之间并被配置来密封所述间隙的一部分，从而限定所述间隙的密封区段和未密封区段；以及至少一个碳纳米森林，其布置在所述未密封区段的至少一部分内并联接至所述相对配合表面中的至少一个；以及
[0050]B.一种井眼工具，其包括接头，所述接头包括具有限定间隙的相对配合表面的两个元件；可压缩密封元件，其安置在所述两个元件之间并被配置来密封所述间隙的一部分，从而限定所述间隙的密封区段和未密封区段；以及碳纳米森林，其在所述未密封区段的至少一部分内并联接至所述相反配合表面中的至少一个，其中所述碳纳米森林延伸至被配置来接收所述可压缩密封元件的槽内，并且其中所述碳纳米管森林包括多个多壁碳纳米管。[0051 ] 除非已经提供，否则实施方案A和实施方案B中的每一个可能以任何组合具有以下附加要素中的一个或多个:要素1:所述至少一个碳纳米森林粘合地联接至所述第一元件的所述配合表面；要素2:所述至少一个碳纳米森林直接联接至所述第一元件的所述配合表面；要素3:所述至少一个碳纳米森林包括粘合地联接至所述相对配合表面中的一个的第一碳纳米森林和直接联接至所述相对配合表面中的一个的第二碳纳米森林；要素4:所述至少一个碳纳米森林包括联接至所述第一元件的所述配合表面的第一碳纳米森林和联接至所述第二元件的所述配合表面的第二碳纳米森林；要素5:要素4的所述第一碳纳米森林和第二碳纳米森林串联地安置在所述未密封区段内；要素6:要素4的所述第一碳纳米森林和第二碳纳米森林处于与彼此至少部分物理接触中；要素7:所述至少一个碳纳米森林延伸至被配置来接收所述可压缩密封元件的槽中；要素8:所述至少一个碳纳米森林沿着对应所述碳纳米森林联接至的第一配合表面或第二配合表面的延伸表面延伸超过所述间隙；要素9:所述至少一个碳纳米森林包括多个单壁碳纳米管；要素10:所述至少一个碳纳米森林受压缩；以及要素11:所述井眼工具为牙轮钻头、滑动套筒、钻孔器或栗。
[0052]通过非限制性实例，可应用于A和B的示例性组合包括:要素1、2或3与要素4结合；前述与要素5或6结合；要素7-11中的至少一个与前述任一项结合；等等。
[0053]本文所公开的实施方案也包括:
[0054]C.一种方法，其包括在接头的元件的配合表面上提供多个密集填充的纳米颗粒催化剂；以及将所述纳米颗粒催化剂暴露至碳纳米机构生长条件持续一段时间以便获得具有期望高度的碳纳米森林；
[0055]D.一种方法，其包括在衬底上提供多个密集填充的纳米颗粒催化剂；将所述纳米颗粒催化剂暴露至碳纳米结构生长条件持续一段时间以便获得具有期望高度的碳纳米森林；以及将所述衬底粘合至接头的元件的配合表面的一部分；以及
[0056]E.一种方法，其包括在衬底上提供多个密集填充的纳米颗粒催化剂；将所述纳米颗粒催化剂暴露至碳纳米结构生长条件持续一段时间以便获得具有期望高度的碳纳米森林；将所述碳纳米森林粘合至接头的元件的配合表面的一部分；以及将所述碳纳米森林与所述衬底分离。
[0057]除非已经提供，否则实施方案C、D和E中的每一个可能以任何组合具有以下附加要素中的一个或多个:要素12:所述元件为井眼工具的一部分并且所述方法还包括装配所述井眼工具；要素13:其中提供所述多个密集填充的纳米颗粒催化剂涉及在所述配合表面或所述衬底上沉积所述纳米颗粒催化剂；以及要素14:其中提供所述多个密集填充的纳米颗粒催化剂涉及在所述配合表面或所述衬底上沉积所述纳米颗粒催化剂的多个分子前体；以及将所述分子前体转化成所述纳米颗粒催化剂。
[0058]通过非限制性实例，可应用于C、D和E的示例性组合包括:要素12结合要素13或14中的一个；要素7、8或9中的至少一