CN100583354C - 碳纳米管丝阴极体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种碳纳米管丝阴极体的制造方法，其包括以下步骤：提供一根碳纳米管丝；由该碳纳米管丝得到若干段碳纳米管丝；将一段碳纳米管丝粘在金属丝的一端；将该段碳纳米管丝置于火焰中燃烧，得到一个碳纳米管丝阴极体。利用此方法制造得到的碳纳米管丝阴极体的长度和端部形貌具有较好的一致性，其场发射性能也比较一致，能够批量制造性能一致的碳纳米管丝阴极体。

Description

碳纳米管丝阴极体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管丝阴极体的制造方法。
背景技术
碳纳米管丝是由碳纳米管阵列得到的，美国7,045,108及6,957,993号专利介绍了碳纳米管丝的制造方法。碳纳米管丝的出现将会促进宏观碳纳米管器件的发展。
碳纳米管丝的端面具有良好的场发射性能，可以作为场发射电子源。但碳纳米管丝的端部形貌具有很大的随机性，而端部形貌对场发射影响很大，因此，不同的碳纳米管丝场发射性能可能有很大差异。此外，碳纳米管丝的长度也不好控制。因此，要批量制备场发射性能一致的阴极发射体是比较困难的。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种碳纳米管丝阴极体的制造方法，从而可以批量制备场发射性能一致的阴极发射体。
一种碳纳米管丝阴极体的制造方法，其包括以下步骤：提供一根碳纳米管丝；由该碳纳米管丝得到若干段碳纳米管丝；将一段碳纳米管丝粘在金属丝的一端；将该段碳纳米管丝置于火焰中燃烧，得到一个碳纳米管丝阴极体。
将由上述方法第二步骤得到的若干段碳纳米管丝，依次重复第三、第四步骤，可以得到多个碳纳米管丝阴极体。利用上述方法制造得到的碳纳米管丝阴极体的长度和端部形貌具有较好的一致性，其场发射性能也比较一致，能够批量制造性能一致的碳纳米管丝阴极体。
附图说明
图1A为编号A的碳纳米管丝阴极体的显微镜照片。
图1B为编号B的碳纳米管丝阴极体的显微镜照片。
图1C为编号C的碳纳米管丝阴极体的显微镜照片。
图2A为编号A的碳纳米管丝阴极体的场发射曲线。
图2B为编号B的碳纳米管丝阴极体的场发射曲线。
图2C为编号C的碳纳米管丝阴极体的场发射曲线。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。
一种碳纳米管丝阴极体的制造方法包括以下步骤：
提供一根碳纳米管丝；
由该碳纳米管丝得到若干段碳纳米管丝；
将一段碳纳米管丝粘在金属丝的一端；
将该段碳纳米管丝置于火焰中燃烧，得到一个碳纳米管丝阴极体。
下面将结合附图，对本发明实施例碳纳米管丝阴极体的制造方法进行说明。
步骤一：提供一根碳纳米管丝。
该碳纳米管丝可以通过以下方法得到：提供一基底；将催化剂沉积于该基底表面；通入碳源气与保护气体的混合气体使碳纳米管阵列从基底上长出；于碳纳米管阵列中选定一包括多个碳纳米管束的碳纳米管束片段，并使用拉伸工具拉伸该碳纳米管束片段，使碳纳米管丝沿拉伸方向形成。其中，该基底为平整光滑的基底，催化剂与环境温度差在50℃以上，碳源气的分压低于20％。碳纳米管丝的制造方法可以参见美国7,045,108及6,957,993号专利等。
步骤二：由该根碳纳米管丝得到若干段碳纳米管丝。
通过机械方法或者非机械方法，由该碳纳米管丝得到若干段碳纳米管丝。机械方法指用剪刀剪断，或者用锋利的刀片划断等等。非机械方法指用激光切断、火焰烧断等等。每段碳纳米管丝的长度可以随意控制，对长度没有精确要求。
步骤三：将一段碳纳米管丝粘在金属丝的一端。
可以采用银胶等材料将一段碳纳米管丝粘在金属丝的一端。作为支撑体的金属需要能够导电、导热，有足够的强度即可。在本实施例中采用铜丝。
步骤四：将该段碳纳米管丝置于火焰中燃烧，得到一个碳纳米管丝阴极体。
将粘有碳纳米管丝的金属丝一端置于火焰中进行烘烤，例如酒精灯火焰等。这时，每段碳纳米管丝的前端会在高温火焰中燃烧掉，但由于碳纳米管优良的导热性，碳纳米管丝靠近金属丝的部分会有一定长度的碳纳米管丝保留下来。该长度与火焰的温度和氧化气氛、碳纳米管丝的直径、以及金属丝的直径有关，当这些条件固定后，燃烧后保留的碳纳米管丝长度即确定。
在本实施例，在空气中，采用约450℃的火焰燃烧碳纳米管丝，碳纳米管丝的直径约50μm，金属丝采用铜丝，铜丝的直径约600μm，这时候燃烧后保留的碳纳米管丝长度约0.5mm。
将由上述方法第二步骤得到的若干段碳纳米管丝，依次重复第三、第四步骤，可以得到多个碳纳米管丝阴极。用此方法制造得到的三个碳纳米管丝阴极体分别编号为A、B及C，它们的显微镜照片分别如图1A、图1B及图1C所示。由图可以看出，用本方法得到的三个碳纳米管丝阴极体的长度和端部形貌具有较好的一致性。该三个碳纳米管丝阴极体A、B及C对应的场发射曲线分别如图2A、图2B及图2C所示。图2A、图2B及图2C的横坐标代表电压，符号为U，单位是伏(V)；纵坐标代表电流，符号为I，单位是安培(A)。由图可以看出，该三个碳纳米管丝阴极体的场发射性能也比较一致。
利用此方法制造得到的碳纳米管丝阴极体的长度和端部形貌具有较好的一致性，其场发射性能也比较一致，因此适合批量制造性能一致的碳纳米管丝阴极体。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，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。

Claims (8)

1.一种碳纳米管丝阴极体的制造方法，其包括以下步骤：
提供一根包括多个碳纳米管的碳纳米管丝；
由该根碳纳米管丝得到若干段碳纳米管丝；
将一段碳纳米管丝粘在金属丝的一端；
将该段碳纳米管丝置于火焰中燃烧，得到一个碳纳米管丝阴极体。
2.如权利要求1所述的碳纳米管丝阴极体的制造方法，其特征在于，该根碳纳米管丝的直径为50μm，该金属丝的直径为600μm，该火焰的温度为450℃。
3.如权利要求1所述的碳纳米管丝阴极体的制造方法，其特征在于，所述燃烧步骤中，将该段碳纳米管丝置于酒精灯火焰中燃烧。
4.如权利要求1所述的碳纳米管丝阴极体的制造方法，其特征在于，所述金属丝为铜丝。
5.如权利要求1所述的碳纳米管丝阴极体的制造方法，其特征在于，该段碳纳米管丝是通过银胶粘在金属丝的一端。
6.如权利要求1所述的碳纳米管丝阴极体的制造方法，其特征在于，该根碳纳米管丝是由碳纳米管阵列得到的。
7.如权利要求1所述的碳纳米管丝阴极体的制造方法，其特征在于，所述若干段碳纳米管丝是通过机械方法切断得到的。
8.如权利要求1所述的碳纳米管丝阴极体的制造方法，其特征在于，所述若干段碳纳米管丝是通过火焰烧断或者激光切断得到的。
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