AT7309U1 - Verfahren zur herstellung einer schicht oder eines filmes aus einem metall ''nanotube'' verbundwerkstoff - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer schicht oder eines filmes aus einem metall ''nanotube'' verbundwerkstoff Download PDF

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AT7309U1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schicht oder eines Films aus einem Metall-Nanotube-Verbundwerkstoff in einer solchen geometrischen Ausgestaltung und von solcher mechanischer Stabilität, dass eine technische Nutzung der vorteilhaften Nanotube Werkstoffeigenschaften im Verbundwerkstoff in kommerziellen Anwendungen gegeben ist, insbesondere die Nutzung als Elektronen-Emitter-Bauteil.Der Verbundwerkstoff wird durch gemeinsame galvanische Abscheidung von Metall und von im Galvanisierbad als Dispersoid eingebrachten Nanotube-Teilchen auf der Oberfläche eines als Elektrode dienenden Basiskörpers erhalten.Der Nanotube-Teilchen-Anteil im Verbundwerkstoff liegt üblicherweise bei 5 bis 20 Vol.%.

Description


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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Nanotube-Verbundwerkstoffes in Form eines mechanisch stabilen Materialfilmes oder einer auf einem Basiskörper aufgebrachten stabilen Verbundschicht. 



   Carbon Nanotubes (CNT) sind räumlich strukturierte, kristallin aufgebaute Kohlenstoffteilchen von einer im Nanometerbereich liegenden Teilchengrösse, deren erstmalige synthetische Ausbil- dung und die Kenntnis deren Werkstoffeigenschaften nur wenige Jahre zurückliegen. Sie besitzen herausragende physikalische und chemische Eigenschaften. Deren thermische und elektrische Leitfähigkeit, mechanische Härte und chemische Beständigkeit ist in etwa vergleichbar mit denen der Fullerene und denen von Diamant. 



   Entsprechend gross ist das Interesse an der wissenschaftlich technischen Verwendung von CNT als Werkstoff für eine Vielzahl unterschiedlichster Anwendungsgebiete. 



   Neben den Carbon Nanotubes wurden andere Nanotubes, diesen hinsichtlich kristalliner Struk- tur, Abmessungen und Werkstoffeigenschaften vergleichbare Teilchen unter Einbindung der che- mischen Elemente Si, B, N und/oder 0 synthetisiert. Sie werden im Weiteren ohne Unterscheidung einheitlich unter dem Begriff Nanotubes oder Nanotube-Teilchen geführt, ausgenommen dort, wo konkret auf eine Stoffart, z. B. Carbon Nanotubes Bezug genommen wird. 



   Nanotube-Teilchen werden in der Regel aus Komponenten einer heissen Gasphase synthetisch gewonnen, und zwar als auf einem geeigneten Substrat epitaxisch aufwachsende, rohr- oder stängelartige Teilchen. 



   Nanotube-Teilchen mit einer, der für Fullerene vergleichbaren Grundstruktur, weisen einen Durchmesser von kleiner 100 Nanometern und Längen von bis zu einigen Millimetern auf. 



   Bis heute ist indes kein in sich mechanisch stabiler Körper aus Nanotube-Teilchen, oder eine .auch nur zu einem solch hohen Volumenanteil aus Nanotube-Teilchen bestehende, auf einem Basiskörper aufgebrachte, mechanisch stabile Schicht geeigneter Abmessungen und Strukturen fertigbar, über deren Verwendung als Bauteil eine Nutzung der vorteilhaften Nanotube- Werkstoffeigenschaften hinreichend möglich ist. 



   Unter den potentiellen Anwendungsgebieten für den Nanotube-Werkstoff besitzt dessen Ver- wendung als Elektronen-Emitter-Werkstoff vorrangige Bedeutung. Dabei spielt die Ausrichtung der längsgestreckten Nanotube-Teilchen in einer Richtung möglichst senkrecht zur Emitter-Oberfläche eine wichtige Rolle. Auch diese Zusatzforderung konnte bisher in Verbindung mit dem Wunsch nach mechanisch stabilen Filmen oder Schichten nicht zufriedenstellend nachgekommen werden. 



   Im Experimentalbereich werden bis heute mangels geeigneter Fertigungsverfahren für mecha- nisch stabile Nanotube-Werkstoffe solche Schichten aus Nanotube-Teilchen genutzt, wie sie üblicherweise zum Zweck der Nanotube-Pulver Rohstoffgewinnung auf für eine Nukleierung aus der Gasphase vorbehandelten Substraten in der Art von nur unbefriedigend haftenden, stängelartig auf der Substratoberfläche aufwachsenden, voneinander beabstandeten Nanotube-Teilchen gebil- det werden. Die Nanotube-Teilchen in so gebildeten Schichten brechen bereits bei kleiner mecha- nischer Scherbeanspruchung ab. Sie lassen sich zur Rohstoffgewinnung auch dementsprechend problemlos einzeln von der Substratoberfläche ablösen. 



   Mit dem Ziel einer Haftverbesserung wurde bereits vorgeschlagen, die auf einem Substrat auf- gewachsenen Nanotube-Teilchen über ein CVD Verfahren mittels nachträglicher metallischer Beschichtung in der Art eines Hintergiessens mechanisch zu stabilisieren. Die -Ergebnisse waren wenig zufriedenstellend. Das Hintergiessen gelang allenfalls lückenhaft und ergab keine ge- samtheitlich verbesserte mechanische Stabilität. Aufwand und Wirkung stehen in keinem wirt- schaftlichen Verhältnis. 



   Entsprechend der EP 1 198 414 wurde das vorgenannte Verfahren dahingehend erweitert, dass die   &num;hintergossene"   Verbundschicht als Ganzes von der Substratoberfläche abgehoben und die abgehobene Werkstoff Verbundschicht zur oberflächlichen Freistellung der Nanotube-Teilchen wahlweise nachbehandelt wird. Nachteile dieses Verfahrens sind neben den hohen Fertigungskos- ten die zuvor beschriebene porenhaltige, nach wie vor mechanisch instabile Schicht. 



   Die japanische Offenlegungsschrift   10-149760   beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronen-Emitter-Werkstoffes, bei dem Carbon Nanotubes wie fallende Bäume" auf einer Sub- stratoberfläche aufgebracht und bei dem auf dieser Einheit anschliessend mittels eines Lichtbogen Entladungsverfahrens Kohlenstoff sublimiert wird. Der so erhaltene Werkstoff wird beispielsweise mittels einer Haftschicht auf einem Elektroden Grundkörper aufgebracht. Das Verfahren ist sehr 

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 unwirtschaftlich. Die für Elektronen Emitter gewünschte Ausrichtung der Teilchen weitgehend senkrecht zur Schichtoberfläche wird nicht erreicht. 



   Ein für kommerzielle Verwendung höchst unwirtschaftliches Verfahren ist das Anbringen von Poren, bzw. Sacklöchern in der Oberfläche einer zuvor gefertigten Oxidschicht und das gezielte Einwachsen von Carbon Nanotube-Teilchen nach bekannten Gas-Katalyse-Verfahren in diesen Poren bzw. Löchern, wie es in der japanischen Offenlegungsschrift 10-12124 genannt ist. 



   De Heer et al haben in einem, in der Zeitschrift Science, 270 (1995), S. 1179 veröffentlichten Fachaufsatz vorgeschlagen, als Suspension in eine Flüssigkeit eingebrachte Carbon Nanotubes- Teilchen in den Mikroporen eines keramischen Filters einzufangen, den Filter anschliessend auf eine Folie aus plastisch verformbarem Material zu pressen und dabei die Teilchen auf die Folie zu übertragen. Der in der Folien Oberflächenzone erreichbare, nur geringe Nanotube-Teilchen Anteil im Plastik / Teilchen-Verbund lässt die Werkstoffeigenschaften der Nanotube-Teilchen nur unbe- friedigend zur Wirkung kommen. Der Verbund als Ganzes ist thermisch und elektrisch schlecht leitend. 



   Die EP 1 225 613 A1 beschreibt ein Elektronen-Emitter-Element aus einem Basiskörper und einer auf diesem angebrachten Kalt-Kathoden-Einheit, wobei letztere aus einem Verbund von mindestens zwei Werkstoffen in Teilchenform unterschiedlicher Elektronen Emissivität besteht. 



   Der erstere Werkstoff kann aus Nanotube-Teilchen bestehen, in dem die Elemente C, Si, B, N und 0 eingebaut sind. Der zweite Werkstoff kann ein Metall wie AI oder Ti sein, ist vorzugsweise kugelförmig gestaltet und kann beispielsweise in Whiskerform vorliegen. Die Teilchen aus beiden Werkstoffen werden auf dem Basiskörper nacheinander aufgestreut. Als Haftvermittler zwischen Streuteilchen und Basiskörper dienen bekannte organische Klebewerkstoffe, die dem Teilchen Streugut als festes Granulat beigegeben werden, beim Erhitzen der bestreuten Einheit erschmel- zen und dabei die vorgesehene Haftvermittlung und Klebefunktion ausüben. Die zu den weiter oben benannten Verfahren beschriebenen Nachteile werden auch mit diesem Verfahren nicht überwunden.

   Die Schüttdichte an Nanotube-Teilchen im Verbund bleibt in allen praktischen Aus- führungsvarianten so gering, dass die Nanotube-Werkstoffeigenschaften im Verbundwerkstoff unterrepräsentiert sind. Die zu geringe mechanische Verbindung zwischen einzelnen Nanotube- Teilchen hat beispielsweise eine unbefriedigende thermische und elektrische Leitfähigkeit der Verbundschicht zur Folge. 



   Nach einem gegenüber dem zuvor genannten, abgewandelten Verfahren, wird zunächst wie- der Metallpulvers mit darin eingelagerten Nanotube-Teilchen auf einem Substrat aufgebracht. Eine anschliessende Wärmebehandlung, bei der mindestens ein Anteil des Metallpulvers aufgeschmol- zen wird, führt indes auch nicht zu einem dichten und haftenden Metall-Nanotube-Teilchenverbund. 



  Die schlechte Benetzbarkeit der Nanotube-Oberfläche hat eine Separierung von Metall und Nano- tube-Teilchen zur Folge. Die schlechte Benetzung kann allenfalls in Anwendung unwirtschaftlich hoher Drücken überwunden werden. Eine technisch brauchbare Schicht wurde bisher nicht reali- siert. 



   Aufgabe vorliegender Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Materialfilmen oder auf einem Basiskörper aufgebrachter Verbundschichten aus einem Metall- Nanotube-Teilchen-Verbundwerkstoff, welche Filme oder Schichten die Nutzung der chemischen, physikalischen und strukturellen Eigenschaften des Nanotube-Werkstoffes in vorteilhafter Weise ermöglichen und welche daneben ausreichend hohe mechanische Festigkeit für eine praktische Verwendung in kommerziellen, technischen Bauteilen erlauben. 



   Die weiter vorne beschriebenen Nachteile bekannter Verfahren sind mit dem erfindungsgemä- &num;en Verfahren zu überwinden, oder doch wesentlich zu verringern. Das gilt insbesondere hinsicht- lich der hohen Fertigungskosten und der mangelnden mechanischen Stabilität von bekannten Materialfilmen und Schichten, sowie bezüglich zu geringer Volumenanteile von Nanotube-Teilchen im Verbundwerkstoff. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst mittels der Verfahrensmerkmale von Anspruch 1. 



   Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den Unteransprüchen dargestellt. 



   Der nach dem Verfahren hergestellte mechanisch feste Körper ist ein Materialfilm oder eine durch einen Basiskörper gestützte Schicht, wobei der Film erfindungsgemäss zunächst als Schicht auf einem Basiskörper gebildet und anschliessend in einem gesonderten Arbeitsgang mittels 

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 bekannter Verfahren vom Basiskörper getrennt und als eigenständiger Materialfilm aus Verbund- werkstoff erhalten wird. Die Trennung erfolgt, abgestimmt auf den Schichtwerkstoff sowie auf die Bauart und den Werkstoff des Basiskörpers vorzugsweise auf mechanischem, chemischem und/oder thermischem Wege. 



   Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren gefertigten Filme oder substratgestützten Schich- ten besitzen in einem ausgeprägten Masse Nanotube-Werkstoffeigenschaften und zusätzlich hohe mechanische Eigenstabilität bzw. mechanische Festigkeit. 



   Ausreichend hohe mechanische Festigkeitseigenschaften sind dann gegeben, wenn sich der erfindungsgemässe Materialfilm bzw. die Verbundschicht für technische Anwendungen eignet. 



  Gleichzeitig muss aber sichergestellt sein, dass die in der jeweils geplanten Anwendung tatsächlich genutzten Werkstoffeigenschaften der Nanotube-Teilchen im Verbundwerkstoff so ausgeprägt zutrage treten, dass sich der Rückgriff auf den hochwertigen Werkstoff Nanotube-Teilchen kom- merziell empfiehlt. Die Eigenschaft "mechanisch fester Körper" ist zudem an der völlig ungenügen- den mechanischen Qualität von Schichten zu messen, wie sie bei der Synthese von Nanotubes auf dafür präparierten Substraten erzeugt werden. Dazu sei an die einleitenden Ausführungen ange- schlossen, wonach die Synthese von Nanotubes regelmässig als kristalline, stängelige Aufwachs- schicht auf einer geeigneten Substratoberfläche erfolgt. Die Schicht besteht aus einzelnen, nicht aneinanderhaftenden, höchst bruchgefährdeten Röhrchen (Nanotubes).

   Als Substrat kommen metallische und nichtmetallische Werkstoffe in Betracht sowie auf deren Oberfläche eine Nukleie- rung von Nanotubes mittels einschlägig bekannter Vorbehandlungen möglich wird. Für die Synthe- severfahren kommen bevorzugt solche mit CVD (chemical vapour deposition), wie plasma enhan- ced CVD und hot filament CVD zur Anwendung. 



   Je nach den vorgegebenen Verfahrensparametern lassen sich bei der Nanotube-Synthese Na- notube-Teilchen unterschiedlicher Länge, bevorzugt zwischen etwa 1 und 100 um, fertigen und erfolgreich in Verbundwerkstoffen gemäss vorliegender Erfindung verwenden. 



   Für die in der Literatur vielfach vorbeschriebene Aufbereitung von Nanotube-Teilchen zu Pul- vern besteht kein besonderes Anforderungsprofil. 



   Kurze Nanotube-Teilchen lassen sich ohne Schwierigkeiten homogen in eine Flüssigkeit ein- rühren und mit wenig Rühraufwand in einer galvanischen Badlösung als Suspension in Schwebe halten. Gleichwohl gibt es Produktanwendungen nach dieser Erfindung, bei denen längere gegen- über kürzeren Nanotube-Teilchen offensichtlich von Vorteil sind. 



   Die elektrochemisch galvanische Abscheidung von Metall und der gleichzeitige Einbau von Nanotube-Teilchen auf einer metallischen oder oberflächlich metallisierten Elektrode ist ein kriti- scher Prozessschritt innerhalb vorliegender Erfindung. Der Prozess ist gleichwohl mit den dem Fachmann geläufigen Mitteln im Rahmen jeweils begrenzter Parameterbandbreite für das im Detail anzuwendende Verfahren auf das gewünschte Endprodukt hin zu optimieren. 



   Für die galvanische Badlösung haben sich Sulfate, Sulfamate, Pyrophospate und/oder Chloride von einzelnen oder mehreren nebeneinander vorliegenden Metallen besonders bewährt. Als Metal- le haben sich Cu, Ni, Fe, Co und deren Legierungen, aber auch Edelmetalle und die Übergangs- metalle der 4. bis 6. Nebengruppe des Periodensystems, wie Ti, Cr, W, gut bewährt. 



   Der galvanischen Badlösung werden bevorzugt kationische und nicht ionische Netzmittel -zu- gegeben. Die Zugabe geeigneter Katalysatormittel liegt ebenfalls im Wissensbereich des Fach- mannes. Neben den elektrochemischen Reaktionen zur Schichtabscheidung auf einer Elektrode kann für eine Erhöhung der Schichtqualität auch gezielt das Mittel chemischer Reaktionen bzw. 



  Zwischenreaktionen in der Badlösung eingesetzt werden. 



   Strukturell besonders vorteilhafte Verbundschichten lassen sich durch Anwendung von Puls- strömen oder von sogenannten Umkehrströmen erzielen. 



   Angepasst auf die jeweilig gegebenen Randbedingungen und auf das gewünschte Produkter- gebnis, wird die mittlere Stromdichte beim elektrochemischen Prozess zwischen   10   und 1000 A/m2 liegen, bevorzugt zwischen 100 und 300 A/m2. 



   Die elektrische Feldstärke und Feldausrichtung innerhalb der galvanischen Badlösung hat ei- nen Einfluss auf die geometrische Ausrichtung der Nanotube-Teilchen in der Verbundschicht, beispielsweise für die in einzelnen Anwendungsfällen vorteilhafte Anlage der Nanotube-Teilchen mit ihrer Längsachse in etwa senkrecht zur Elektrodenoberfläche. 



   Die Schichtdicken derart abgeschiedener Verbundschichten liegen im Bereich von einigen 

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 Zehntel bis zu einigen Mikrometern. Die Fertigung selbsttragender Materialfilme aus Verbundwerkstoff erfordert fallweise solche, über 10 um hinausgehende Schichtdicken. 



   Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die gleichzeitige Ablagerung von Metall und Nanotube-Teilchen innerhalb der Verbundschicht mit einem Volumenanteil an Nanotube-Teilchen von nur 5 - 15 Vol.% für eine Mehrzahl der erprobten und geplanten Anwendungen zu Schichtqualitäten führt, bei denen neben gegebener hoher mechanischer Festigkeit die einzelnen Werkstoffeigenschaften von Nanotubes in so vorteilhafter Weise zur Wirkung kommen, dass sich die entsprechende Verwendung uneingeschränkt empfiehlt. Ein 5 -15 prozentiger Volumenanteil an Nanotubes-Teilchen im Verbundwerkstoff lässt sich mittels des erfindungsgemässen Verfahrens vom Fachmann ohne Weiteres erreichen. 



   In Fällen, in denen besondere Anforderungen an die Verbundschicht-Eigenschaften den Einbau höherer Volumenanteile nahe legt, sind mittels üblicher Verfahrensmassnahmen auch Verbundschichten mit Anteil an Nanotube-Teilchen > 20 Vol.% erfolgreich gefertigt und erprobt worden. 



   Hinsichtlich der zahlenmässigen Ermittlung der Volumenanteile für eine Verbundschicht wird auf die Ausführungen in einem der Beispiele verwiesen. 



   Die bisher erzielte Qualität von Materialfilmen oder substratgestützten Schichten aus erfindungsgemäss gefertigtem Verbundwerkstoff empfiehlt diesen für eine Vielzahl von Anwendungen, und zwar überall dort, wo sich ein Rückgriff auf einzelne, der vergleichsweise herausragenden Nanotube-Eigenschaften im Verbundwerkstoff anbietet und wo gleichzeitig gute elastomechanische Film- oder Schichteigenschaften unverzichtbar sind. 



   Der erfindungsgemäss gefertigte Verbundwerkstoff erlaubt eine erfolgreiche technische Verwendung in den für Nanotube-Teilchen bereits bisher bekannten Zielgebieten der Elektrotechnik und Elektronik, insbesondere auch als Elektronen-Emitter-Werkstoff. Daneben sind wirtschaftliche Anwendungen dieses Verbundwerkstoffes auch in Bereichen denkbar, wo es zumindest zusätzlich auf hohe mechanische Materialbeständigkeit gegenüber abrasivem Verschleiss ankommt, zum Beispiel als Lagerwerkstoff oder als Schneidwerkstoff für Schneid- oder Schleifwerkzeuge. 



   Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele in weiteren Einzelheiten beschrieben. 



   Beispiel 1
30 g Nanotube-Teilchen wurden einer Lösung, bestehend aus 1,5 g Netzmittel und 100 ml entionisiertes Wasser, unter Einsatz eines Magnetrührers beigemischt, während einer Stunde eingerührt und dabei sehr fein und homogen dispergiert. 



   Dieser Dispersionslösung wurde 900 ml Kupferelektrolyt beigemischt. Das Kupferelektrolyt enthielt 200 g/1 Schwefelsäure und 75 g/1 Kupfersulfat. Die resultierende Kupfer-NanotubeTeilchen-Suspension wurde mit Hilfe eines Magnetrührers eine weitere Stunde lang gemischt. Für den Galvanisierprozess wurde eine Kupferplatte als Anode und ein Edelstahlplättchen als Kathode   in die Lösung eingetaucht. Die Schichtabscheidung erfolgte bei einer kathodischen Stromdichte von 200 A/m2 während einer Stunde. Der auf der Anode als Schicht erhaltene, mechanisch gut   haftende Niederschlag bestand aus Kupfer mit schwarzen, homogen dispergierten NanotubeTeilchen Einlagerungen.

   Zur Ermittlung des Volumenanteils von Nanotube-Teilchen im Niederschlag wurde die Schicht in Salpetersäure aufgelöst und die Gewichtszunahme der Lösung bestimmt, nachdem zuvor die feste Nanotube-Phase aus der Lösung ausfiltriert, gewaschen, getrocknet und gewogen worden war. Die dadurch ermittelte Einbaurate von Nanotube-Teilchen lag bei 5,5 Gew. %. Das entspricht etwa 13 Vol.%. 



   Beispiel 2
25 g Nanotube-Teilchen wurden einer Lösung, bestehend aus 1 g Lauryl Sulfat und 100 ml entionisiertes Wasser, unter Einsatz eines Magnetrührers beigemischt, während einer Stunde eingerührt und dabei sehr fein und homogen dispergiert. 



   Dieser Dispersionslösung wurde 900 ml Nickelelektrolyt beigemischt. Das Nickelektrolyt enthielt 300 g/1 Nickelsulfat, 15 g/1 Nickelchlorid, 40 g/1 Borsäure und 4 g/1 Natriumsaccharinat. Die resultierende   Nickel-Nanotube-Teilchen-Suspension   wurde eine mit Hilfe eines Magnetrührers eine weitere Stunde lang gemischt. Für den Galvanisierprozess wurde eine Nickelplatte als Anode und ein Edelstahlplättchen als Kathode in die Lösung eingetaucht. Die Schichtabscheidung erfolgt bei 

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 einer kathodischen Stromdichte von 200 A/m2 während einer Stunde ausgeführt. Der auf der Kathode als Schicht erhaltene, mechanisch gut haftende Niederschlag bestand aus Nickel mit schwarzen, homogen dispergierten Nanotube-Teilchen Einlagerungen.

   Zur Ermittlung des Volu- menanteils an Nanotube-Teilchen im Niederschlag wurde die Schicht in Salpetersäure aufgelöst und die Gewichtszunahme der Lösung bestimmt, nachdem zuvor die feste Nanotube-Phase aus der Lösung ausfiltriert, gewaschen, getrocknet und gewogen worden war. Die dadurch ermittelte Einbaurate von Nanotube-Teilchen lag bei 4,6 Gew. %, das entspricht etwa 10   Vol.%.   



   Beispiel 3 
50 g Nanotube-Teilchen wurden einer Lösung, bestehend aus 2 g Hyamin und 100 ml entioni- siertes Wasser, unter Einsatz eines Magnetrührers beigemischt, während einer Stunde eingerührt und dabei sehr fein und homogen dispergiert. 



   Dieser Dispersionslösung wurde 900 ml Kobaltelektrolyt beigemischt. Das Kobaltektrolyt ent- hielt 350 g/1 Kobaltsulfamat, 5 g/1 Kobaltchlorid, 30 g/1 Borsäure und 4 g/1 Natriumsaccharinat. Die resultierende Kobalt-Nanotube-Teilchen-Suspension wurde mit Hilfe eines Magnetrührers eine weitere Stunde lang gemischt. Für den Galvanisierprozess wurde eine platinierte Titananode und ein Edelstahlplättchen als Kathode in die Lösung eingetaucht. Die Schichtabscheidung erfolgte bei einer kathodische Stromdichte von 200 A/m2 während einer Stunde durchgeführt. Durch Stromum- polung wurde die Kathode periodisch (100 msek pro Sekunde) anodisch geschaltet. Der auf der Kathode als Schicht erhaltene, mechanisch feste Niederschlag bestand aus Kobalt und schwarzen, homogen dispergierten Nanotube-Teilchen Einlagerungen.

   Zur Ermittlung des Volumenanteils an Nanotube-Teilchen im Niederschlag wurde die Schicht in Salpetersäure aufgelöst und die Ge- wichtszunahme der Lösung bestimmt, nachdem zuvor die feste Phase aus der Lösung ausfiltriert, gewaschen, getrocknet und gewogen worden war. Die dadurch ermittelte Einbaurate von Nanotu- be-Teilchen lag bei 6 Gew.%, das entspricht etwa 14 Vol.%. 



   Beispiel 4 
Ein Edelstahlplättchen wie unter Beispiel 1 mit Kupfer-Nanotube-Teilchen-Niederschlag be- schichtet, wurde anschliessend in eine 1:4 verdünnte Salpetersäure während einer Minute einge- taucht. Dabei wurde Kupfer aus der Schichtoberfläche herausgelöst. Unter dem Rasterelektronen- mikroskop liess sich beobachtet, dass mittels dieses Schrittes der Anteil von freiliegenden Nanotu- be-Teilchen an der Oberfläche gegenüber einer nicht nachbehandelten Oberflächen signifikant erhöht wird. 



   ANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Herstellung eines Metall-Nanotube-Verbundwerkstoffes in Form eines Mate- rialfilmes oder einer auf einem Basiskörper aufgebrachten Verbundschicht, dadurch gekennzeichnet, dass Nanotube-Teilchen in Pulverform bereitgestellt werden, dass diese Teilchen fein ver- teilt in eine, das Metall oder die Metalllegierung des Verbundwerkstoffes enthaltende, gal- vanische Badlösung eingebracht und dass aus der so erhaltenen Suspension in einem elektrochemischen Prozessschritt auf einem Basiskörper eine Schicht aus Verbundwerk- stoff aufgebracht wird, die aus dem Metall oder der Metalllegierung und aus in diese(s) als 
Dispersoid eingelagerten Nanotube-Teilchen, besteht.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Metallfilm aus Verbundwerkstoff durch mechanisches, chemisches und/oder thermisches Trennen der Schicht vom Basiskörper gefertigt wird.
    3. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 bis 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine Schicht aus Verbundwerkstoff mit einem Anteil von grösser 20 Vol.% an Nanotube-Teilchen aufgebracht wird.
    4. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff auf einem Basiskörper aus Edelstahl und bei einer kathodischen Stromdichte von 100 - 300 A/m2 aufgebracht wird. <Desc/Clms Page number 6>
    5. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Metall aus der Gruppe der Übergangsmetalle des Periodensys- tems aufgebracht wird.
    6. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass eines oder mehrere der Metalle Kupfer, Nickel und/oder Kobalt auf- gebracht werden.
    7. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Metall in die galvanischen Badlösung als Sulfat und/oder Chlorid eingebracht wird.
    8. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass der galvanischen Badlösung nicht-ionische und/oder kationische Netzmittel zugegeben werden.
    9. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass die beim elektrochemischen Prozess in der galvanischen Badlösung auftretenden, elektrischen Felder aktiv zur räumlichen Ausrichtung der Nanotube-Teilchen im Verbundwerkstoff genutzt werden. EMI6.1 Schicht aus Verbundwerkstoff durch Entfemen von Metallanteilen aus oberflächennahen Zonen der Verbundschicht oberflächlich freigestellt werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2101335A1 (de) * 2008-03-10 2009-09-16 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Formbares Material

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006002224A1 (de) * 2006-01-16 2007-07-19 Schaeffler Kg Anordnung zum Schutz eines Substrates vor Korrosion, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Riemenscheibe
DE102008031003B4 (de) * 2008-06-30 2010-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Erzeugen einer CNT enthaltenen Schicht aus einer ionischen Flüssigkeit
DE102011122283A1 (de) * 2011-12-23 2013-06-27 Schoeller-Electronics Gmbh Elektrisch leitfähiges Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3730476B2 (ja) * 2000-03-31 2006-01-05 株式会社東芝 電界放出型冷陰極及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2101335A1 (de) * 2008-03-10 2009-09-16 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Formbares Material
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