CN105329872A - 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 - Google Patents
碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105329872A CN105329872A CN201410279889.1A CN201410279889A CN105329872A CN 105329872 A CN105329872 A CN 105329872A CN 201410279889 A CN201410279889 A CN 201410279889A CN 105329872 A CN105329872 A CN 105329872A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon nano
- pipe array
- nano pipe
- substrate
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/02—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by a sequence of laminating steps, e.g. by adding new layers at consecutive laminating stations
- B32B37/025—Transfer laminating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/01—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes on temporary substrates, e.g. substrates subsequently removed by etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
Abstract
本发明提供一种碳纳米管阵列的转移方法,包括将代替基底设置在碳纳米管阵列的第二表面,并使代替基底与该碳纳米管阵列的第二表面之间具有粘结层;以及通过移动该代替基底与该生长基底中的至少一方,使该代替基底与该生长基底相远离,从而使该碳纳米管阵列与该生长基底分离,并转移至该代替基底,并保持该碳纳米管阵列的形态仍能够使该碳纳米管结构从该碳纳米管阵列中连续地拉出。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法,尤其涉及一种碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管膜或碳纳米管线的制备方法。
背景技术
碳纳米管(CarbonNanotube,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、热学及电学性质,因此具有广阔的应用领域。由于单根碳纳米管的尺寸为纳米级,难于加以利用,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碳纳米管结构。例如由多个碳纳米管形成的宏观膜状结构,即碳纳米管膜(CarbonNanotubeFilm),以及由多个碳纳米管形成的宏观线状结构,即碳纳米管线(CarbonNanotubeWire)。
公告号为CN101458975B的中国发明专利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,这种碳纳米管膜具有较好的透明度,且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。由于这种直接从阵列中拉取获得的碳纳米管膜中碳纳米管基本沿同一方向延伸,因此能够较好的发挥碳纳米管轴向具有的导电及导热等各种优异性质,具有极为广泛的产业前景,例如可以应用于触摸屏(如中国专利CN101419518B)、液晶显示器(如中国专利CN101498865B)、扬声器(如中国专利CN101605289B)、加热装置(如中国专利CN101868066B)、薄膜晶体管(如中国专利CN101582449B)及导电线缆(如中国专利CN101499337B)等多种领域。
这种特殊的碳纳米管膜的形成原理是超顺排生长的碳纳米管阵列中碳纳米管之间通过范德华力紧密结合,使在拉取部分碳纳米管时,与之相邻的碳纳米管由于范德华力的作用可以首尾相连的被连续地拉出,从而逐渐形成一个由首尾相连的碳纳米管构成的碳纳米管膜。然而,由于碳纳米管之间仅靠范德华力相互吸引而成膜,一旦阵列的形态被破坏或改变,就有可能导致无法连续地拉出均匀的碳纳米管膜,因此传统的做法是在生长基底(一般是单晶硅片)表面生长阵列之后,直接对生长基底上的碳纳米管阵列进行碳纳米管膜的拉取作业。
因此,碳纳米管阵列的生产者实际是将阵列连同生长基底一并提供给客户。然而,这不但使生长基底的回收周期变长,不利于快速投入到新阵列的生长,也容易使昂贵的单晶硅片在运输途中遭到破坏而报废。另外,也可通过相同原理从碳纳米管阵列中拉取获得碳纳米管线,而碳纳米管线在生产制备上同样存在上述问题。
发明内容
有鉴于此,确有必要提供一种能够解决上述问题的碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法。
一种碳纳米管阵列的转移方法,包括以下步骤:提供一代替基底及一生长基底,该生长基底表面具有碳纳米管阵列,该碳纳米管阵列靠近该生长基底的表面为第一表面,远离该生长基底的表面为第二表面,该碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可以从该碳纳米管阵列中连续地拉出,该碳纳米管结构包括多个首尾相连的碳纳米管;将该碳纳米管阵列从该生长基底转移至该代替基底,并保持该碳纳米管阵列的形态仍能够使该碳纳米管结构从该碳纳米管阵列中连续地拉出,包括:将该代替基底设置在该碳纳米管阵列的第二表面,并使该代替基底与该碳纳米管阵列的第二表面之间具有粘结层;以及通过移动该代替基底与该生长基底中的至少一方,使该代替基底与该生长基底相远离,从而使该碳纳米管阵列与该生长基底分离,并转移至该代替基底。
一种碳纳米管结构的制备方法,包括以下步骤:提供一代替基底及一生长基底,该生长基底表面具有碳纳米管阵列,该碳纳米管阵列靠近该生长基底的表面为第一表面,远离该生长基底的表面为第二表面,该碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可以从该碳纳米管阵列中连续地拉出,该碳纳米管结构包括多个首尾相连的碳纳米管;将该碳纳米管阵列从该生长基底转移至该代替基底,并保持该碳纳米管阵列的形态仍能够使该碳纳米管结构从该碳纳米管阵列中连续地拉出,包括将该代替基底设置在该碳纳米管阵列的第二表面,并使该代替基底与该碳纳米管阵列的第二表面之间具有粘结层;以及通过移动该代替基底与该生长基底中的至少一方,使该代替基底与该生长基底相远离,从而使该碳纳米管阵列与该生长基底分离,并转移至该代替基底;通过加热去除该代替基底与该碳纳米管阵列之间的该粘结层;以及从该代替基底上的碳纳米管阵列拉取该碳纳米管结构。
一种碳纳米管结构的制备方法,包括以下步骤:提供一第一基底及一第二基底,该第一基底表面具有碳纳米管阵列,该碳纳米管阵列靠近该第一基底的表面为第一表面,远离该第一基底的表面为第二表面,该碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可以从该碳纳米管阵列中连续地拉出,该碳纳米管结构包括多个首尾相连的碳纳米管;将该碳纳米管阵列从该第一基底转移至该第二基底,并保持该碳纳米管阵列的形态仍能够使该碳纳米管结构从该碳纳米管阵列中连续地拉出,包括将该第二基底设置在该碳纳米管阵列的第二表面,并使该第二基底与该碳纳米管阵列的第二表面之间具有粘结层;以及通过移动该第二基底与该第一基底中的至少一方,使该第二基底与该第一基底相远离,从而使该碳纳米管阵列与该第一基底分离,并转移至该第二基底。
相较于现有技术,所述碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法中,在生长阶段与拉膜阶段,碳纳米管阵列设置于不同基底,作为拉膜阶段的基底可以选择廉价材料制造。因此,碳纳米管阵列的生产者可以将阵列转移至代替基底上,将代替基底连同阵列提供给客户,而较为昂贵的生长基底可迅速回收,从而优化了生产流程。因此,本发明的碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法对于碳纳米管膜和线在产业上的应用具有极为重要的意义,能够带来实际的成本降低及生产方式的变革。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的示意图。
图2为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
图3为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得碳纳米管膜的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的碳纳米管结构的制备方法的示意图。
图5为本发明实施例从转移至代替基底表面的碳纳米管阵列中拉取碳纳米管膜的照片。
主要元件符号说明
碳纳米管阵列 | 10 |
第一表面 | 102 |
第二表面 | 104 |
粘结层 | 120 |
生长基底 | 20 |
代替基底 | 30 |
碳纳米管结构 | 40 |
拉取工具 | 50 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法作进一步的详细说明。
请参阅图1,本发明提供一种碳纳米管阵列10的转移方法,包括以下步骤:
S1,提供一代替基底30及一生长基底20,该生长基底20表面具有碳纳米管阵列10,该碳纳米管阵列10靠近该生长基底20的表面为第一表面102,远离该生长基底20的表面为第二表面104,该碳纳米管阵列10的形态能够使得一碳纳米管结构40可以从该碳纳米管阵列10中连续地拉出;
S2,将该碳纳米管阵列10从该生长基底20转移至该代替基底30,并保持该碳纳米管阵列10的形态仍能够使该碳纳米管结构40从该碳纳米管阵列10中连续地拉出,包括:
S21,将该代替基底30设置在该碳纳米管阵列10的第二表面104,并使该代替基底30与该碳纳米管阵列10的第二表面104之间具有粘结层120;以及
S22,通过移动该代替基底30与该生长基底20中的至少一方,使该代替基底30与该生长基底20相远离,从而使该碳纳米管阵列10与该生长基底20分离,并转移至该代替基底30。
该碳纳米管结构40包括首尾相连的碳纳米管,是由多个碳纳米管通过范德华力相互结合并首尾相连形成的宏观结构,例如可以为碳纳米管膜或碳纳米管线。
首先对生长于该生长基底20且能够从中拉取碳纳米管膜40的碳纳米管阵列10进行介绍。
该碳纳米管阵列10为通过化学气相沉积的方法生长在该生长基底20的表面。该碳纳米管阵列10中的碳纳米管基本彼此平行且垂直于生长基底20表面,相邻的碳纳米管之间相互接触并通过范德华力相结合。通过控制生长条件,该碳纳米管阵列10中基本不含有杂质,如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。由于基本不含杂质且碳纳米管相互间紧密接触,相邻的碳纳米管之间具有较大的范德华力,足以使在拉取一些碳纳米管(也就是碳纳米管片段)时,能够使相邻的一些碳纳米管(也就是相邻的碳纳米管片段)通过范德华力的作用被首尾相连,连续不断的拉出,由此形成连续的自支撑宏观结构,如碳纳米管膜或碳纳米管线。这种能够使碳纳米管首尾相连的从其中拉出的碳纳米管阵列10也称为超顺排碳纳米管阵列10。该生长基底20的材料可以为P型硅、N型硅或氧化硅等适合生长超顺排碳纳米管阵列10的基底。
从碳纳米管阵列10中连续地拉出的该碳纳米管结构40包括多个首尾相连的碳纳米管。更为具体的,该碳纳米管结构40为可以实现自支撑的碳纳米管膜,该碳纳米管膜包括多个基本沿相同方向排列的碳纳米管。请参阅图2及图3,在该碳纳米管膜中碳纳米管为沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管膜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该碳纳米管膜的表面。进一步地,所述碳纳米管膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地,所述碳纳米管膜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,从而使该碳纳米管膜能够实现自支撑。当然,所述碳纳米管膜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膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。进一步地,所述碳纳米管膜可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。另外,所述碳纳米管膜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,不能排除碳纳米管膜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而部分分离的情况。实际上,该碳纳米管膜具有较多间隙,即相邻的碳纳米管之间具有间隙,使该碳纳米管膜可以具有较好的透明度。然而,相邻碳纳米管之间接触的部分以及首尾相连的碳纳米管之间连接的部分的范德华力已经足够维持该碳纳米管膜整体的自支持性。该碳纳米管膜的厚度约为0.5纳米至100微米,优选为0.5纳米至10微米。当具有较窄宽度时,该碳纳米管结构40也可以是一可实现自支撑的碳纳米管线。
所述自支撑是该碳纳米管膜或碳纳米管线不需要大面积的载体支撑,而只要一边或相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状或线状状态,即将该碳纳米管膜或线置于(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膜或线能够悬空保持自身膜状或线状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜或线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。
所述能够从中拉取碳纳米管膜的碳纳米管阵列10的制备方法已为众多前案公开,例如可参阅冯辰等人在2008年8月13日公开的中国专利申请CN101239712A。
该代替基底30为固态,可以为柔性或硬质基底。该代替基底30具有一表面,作为设置该碳纳米管阵列10的表面。将该碳纳米管阵列10从该生长基底20转移至该代替基底30这一过程中,该碳纳米管阵列10的形态应基本得到保持,以仍能够使该碳纳米管结构40从中连续地拉出为准,也就是仍保持为一超顺排碳纳米管阵列10。
在保持该碳纳米管阵列10的形态的前提下,当该碳纳米管阵列10转移至该代替基底30后,该碳纳米管阵列10倒立设置于该代替基底30表面。也就是该碳纳米管阵列10包括一第一表面102及与该第一表面102相对的第二表面104。碳纳米管从生长基底20的表面长出,形成碳纳米管阵列10,碳纳米管靠近该生长基底20的一端为底端,远离生长基底20的一端为顶端。在该生长基底20上,该第一表面102由该碳纳米管阵列10中所有碳纳米管的底端共同形成,该第二表面104由该碳纳米管阵列10中所有碳纳米管的顶端共同形成,该碳纳米管阵列10的第一表面102靠近或设置在该生长基底20的表面,为碳纳米管阵列10的生长底端,该第二表面104为远离该生长基底20的表面,为碳纳米管阵列10的生长顶端。当该碳纳米管阵列10转移至该代替基底30后,该碳纳米管阵列10的第二表面104靠近或设置在该代替基底30的表面,该第一表面102为远离该代替基底30的表面。
该代替基底30的表面与该碳纳米管阵列10之间的结合力(FBC)应大于该生长基底20的表面与该碳纳米管阵列10之间的结合力(FAC),才能使该碳纳米管阵列10可以从该生长基底20分离,转移至该代替基底30,即FAC<FBC。
由于实际过程中该碳纳米管阵列10与该代替基底30之间仅通过接触而形成的结合力(即范德华力)可能较小,在本申请中,通过在碳纳米管阵列10的第二表面104形成所述粘结层120,提高该碳纳米管阵列10与该代替基底20的表面之间的结合力FBC。也就是说,该粘结层120的材料可以选择为与该代替基底20的表面具有较大结合力的材料。该粘结层120可以与该碳纳米管阵列10的第二表面104及该代替基底30的表面牢固的结合。
然而,为了使碳纳米管阵列10在转移至该代替基底30后,仍然能够拉取碳纳米管结构40,需要在拉取碳纳米管结构40时使该代替基底30与该碳纳米管阵列10之间的结合力(FBC)小于该碳纳米管阵列10中碳纳米管间的范德华力(FCC),也就是FBC<FCC。因此,在后续的拉取碳纳米管结构40前,可以将该粘结层120去除。为了使去除粘结层120的过程不影响碳纳米管阵列10的形态,且粘结层120能够容易地完全去除,以便使该碳纳米管阵列10与该代替基底30的表面较好的结合,该粘结层120的厚度应较薄,优选为1纳米~50微米,更为优选为1微米~10微米。该粘结层120的材料可以为传统的粘结剂材料,但需要能够在后续的步骤中完全去除,优选为低分子量有机物,具体可以列举为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯及聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或多种。该粘结层120可以为固态、液态或固液混合的浆料或粘胶。
在一实施例中,该步骤S21可以包括以下步骤:
S211,在该碳纳米管阵列10的第二表面104形成该粘结层120;以及
S212,将该代替基底30的表面与该粘结层120接触,使该代替基底30的表面通过该粘结层120与该碳纳米管阵列10的第二表面104结合。
在该步骤S211中,可以将粘结剂溶于溶剂中形成溶液,并雾化该溶液,使含粘结剂的雾滴落于该碳纳米管阵列10的该第二表面104,从而在该第二表面104形成一层超薄的粘结层120。
在另一实施例中,该步骤S21可以包括以下步骤:
S211’,在该代替基底30的表面形成该粘结层120;以及
S212’,将该代替基底30具有该粘结层120的表面接触该碳纳米管阵列10的第二表面104,使该代替基底30的表面通过该粘结层120与该碳纳米管阵列10的第二表面104结合。
在该步骤S21’中,可以将粘结剂溶于溶剂中形成溶液,并雾化该溶液,使含粘结剂的雾滴落于该代替基底30的表面,从而在该代替基底30的表面形成一层超薄的粘结层120。
该代替基底30的表面可以为一平整表面。该代替基底60可以为的硬质基底或柔性基底,如金属、玻璃、石英、硅、二氧化硅、塑料或树脂,如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。
可以理解,在该步骤S21~S22中,该代替基底30始终保持固态。所述步骤S21及S22可以在常温下进行。在该步骤S21至S22中,应保持该碳纳米管阵列10的形态仍能够使该碳纳米管结构40可以从该碳纳米管阵列10中连续地拉出。
在该步骤S22中,在使该碳纳米管阵列10与该生长基底20分离的过程中,该碳纳米管阵列10中的所有碳纳米管优选为同时脱离该生长基底20,也就是该代替基底30与该生长基底20中的至少一方的移动方向为垂直于该生长基底20的碳纳米管生长表面,使该碳纳米管阵列10中的碳纳米管沿该碳纳米管的生长方向脱离该生长基底20。当该代替基底30与该生长基底20均发生移动时,两者的移动方向均垂直于该生长基底20的碳纳米管生长表面。
在该步骤S21~S22中,该碳纳米管阵列10先受到朝向该生长基底20方向的压力,再受到朝向该代替基底30的拉力。可以理解,在该步骤S21~S22中,该代替基底30始终保持固态。
可以理解,该粘结层120可以为现有技术中常用的粘结剂。然而,但由于碳纳米管阵列10中碳纳米管间的范德华力极小,因此几乎任何传统意义上的粘结剂,尤其是有机粘结剂,均会造成FBC>FCC,使后续的拉取碳纳米管结构40的步骤无法进行。
因此,为了使碳纳米管阵列10在转移至该代替基底30后,仍然能够拉取碳纳米管结构40,在将该碳纳米管阵列10通过该粘结层120转移至该代替基底30后,可进一步包括步骤S3:去除该代替基底30与该碳纳米管阵列10之间的该粘结层120,使该代替基底30与该碳纳米管阵列10之间的结合力(FBC)降低至小于该碳纳米管阵列10中碳纳米管间的范德华力(FCC),即FBC<FCC。
该去除粘结层120的步骤同样不能影响该碳纳米管阵列10的形态,因此优选为通过加热的方式去除该粘结层120。具体地,将该代替基底30连同其上的粘结层120及碳纳米管阵列10加热至高于该粘结层120的气化温度,使该粘结层120蒸发。去除粘结层120后,该碳纳米管阵列10与该代替基底30直接接触,通过范德华力结合,从而使FBC得到降低。
请参阅图4,本发明提供一种碳纳米管结构40的制备方法,除包括上述步骤S1至S3外,还进一步包括:
S4,从该代替基底30上的碳纳米管阵列10拉取该碳纳米管结构40。
请参阅图5,该步骤S4与传统的碳纳米管拉膜步骤的区别是,该碳纳米管膜是从转移至该代替基底30表面的碳纳米管阵列10中,而非从直接在生长基底20表面的碳纳米管阵列10中进行拉取。在优选的实施例中,该碳纳米管膜是从倒立的设置在该代替基底30表面的碳纳米管阵列10中进行拉取,也就是从碳纳米管阵列的原来的生长底部进行拉取。
所述步骤S4具体包括以下步骤:S41,从该代替基底30表面的碳纳米管阵列10中通过拉取工具50选定一碳纳米管片段;S42,通过移动该拉取工具50,以一定速度拉取该选定的碳纳米管片段,从而首尾相连的拉出多个碳纳米管片段,进而形成一连续的碳纳米管结构40。
在该步骤S41中,当需要拉取碳纳米管膜时,可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10以选定具有一定宽度的一碳纳米管片段;当需要拉取碳纳米管线时,可以采用端面较窄的工具,如镊子,选取宽度较窄的碳纳米管片段。在该步骤S42中,该选定的碳纳米管片段的拉取方向与该碳纳米管阵列10中碳纳米管的生长方向呈一不为0的角度a,优选为30度~90度。
上述步骤S22有别于步骤S4,步骤S22的目的是使碳纳米管阵列10整体脱离该生长基底20,脱离后仍保持阵列10的形态。而步骤S4的目的是从碳纳米管阵列10中拉取碳纳米管膜或线,因此并非使碳纳米管阵列10整体脱离代替基底30,而是先使一小部分碳纳米管,如碳纳米管片段,脱离代替基底30,再由该拉出的碳纳米管片段带动相邻的碳纳米管片段被首尾相连的拉出,即陆续脱离代替基底30。由于该粘结层120为单独包覆各个碳纳米管,且该粘结层120与该代替基底20之间的结合力较小,因此从该碳纳米管阵列10中拉取碳纳米管结构40时,碳纳米管可以首尾相连的从该碳纳米管阵列10中拉出。
所述碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法中,在生长阶段与拉膜阶段,碳纳米管阵列设置于不同基底,作为拉膜阶段的基底可以选择廉价材料制造。因此,碳纳米管阵列的生产者可以将阵列转移至代替基底上,将代替基底连同阵列提供给客户,而较为昂贵的生长基底可迅速回收,从而优化了生产流程。因此,本发明的碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法对于碳纳米管膜和线在产业上的应用具有极为重要的意义,能够带来实际的成本降低及生产方式的变革。在转移碳纳米管阵列的过程中,通过先提高再降低该碳纳米管阵列与代替基底之间的结合力的方式,具体在该碳纳米管顶端设置粘结层,增大了碳纳米管阵列与代替基底之间的结合力,使碳纳米管阵列更容易与该生长基底分离。在将碳纳米管阵列转移至代替基底后,通过将粘结层去除,降低了碳纳米管阵列与代替基底之间的结合力,使碳纳米管结构可以从碳纳米管阵列拉出。
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。
Claims (12)
1.一种碳纳米管阵列的转移方法,包括以下步骤:
S1,提供一代替基底及一生长基底,该生长基底表面具有一碳纳米管阵列,该碳纳米管阵列靠近该生长基底的表面为第一表面,远离该生长基底的表面为第二表面,该碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可以从该碳纳米管阵列中连续地拉出,该碳纳米管结构包括多个首尾相连的碳纳米管;
S2,将该碳纳米管阵列从该生长基底转移至该代替基底,并保持该碳纳米管阵列的形态仍能够使该碳纳米管结构从该碳纳米管阵列中连续地拉出,包括:
S21,将该代替基底设置在该碳纳米管阵列的第二表面,并使该代替基底与该碳纳米管阵列的第二表面之间具有粘结层;以及
S22,通过移动该代替基底与该生长基底中的至少一方,使该代替基底与该生长基底相远离,从而使该碳纳米管阵列与该生长基底分离,并转移至该代替基底。
2.如权利要求1所述的碳纳米管阵列的转移方法,其特征在于,该步骤S21包括:
在该碳纳米管阵列的第二表面形成该粘结层;以及
将该代替基底的表面与该粘结层接触,使该代替基底的表面通过该粘结层与该碳纳米管阵列的第二表面结合。
3.如权利要求2所述的碳纳米管阵列的转移方法,其特征在于,形成该粘结层的步骤包括:将粘结剂溶于溶剂中形成溶液,并雾化该溶液,使含粘结剂的雾滴落于该碳纳米管阵列的该第二表面。
4.如权利要求1所述的碳纳米管阵列的转移方法,其特征在于,该步骤S21包括:
在该代替基底的表面形成该粘结层;以及
将该代替基底具有该粘结层的表面接触该碳纳米管阵列的第二表面,使该代替基底的表面通过该粘结层与该碳纳米管阵列的第二表面结合。
5.如权利要求4所述的碳纳米管阵列的转移方法,其特征在于,形成该粘结层的步骤包括:将粘结剂溶于溶剂中形成溶液,并雾化该溶液,使含粘结剂的雾滴落于该代替基底的表面,从而在该代替基底的表面形成一层超薄的粘结层。
6.如权利要求1所述的碳纳米管阵列的转移方法,其特征在于,该粘结层的厚度为1纳米~50微米。
7.如权利要求1所述的碳纳米管阵列的转移方法,其特征在于,该碳纳米管结构为碳纳米管膜或碳纳米管线。
8.如权利要求1所述的碳纳米管阵列的转移方法,其特征在于,该碳纳米管阵列具有多个碳纳米管垂直于所述碳纳米管阵列的第一表面和第二表面,在该分离的过程中,该多个碳纳米管沿其轴向方向同时脱离该生长基底。
9.如权利要求1所述的碳纳米管阵列的转移方法,其特征在于,该代替基底与该生长基底中的至少一方的移动方向为垂直于该生长基底的碳纳米管生长表面。
10.如权利要求1所述的碳纳米管阵列的转移方法,其特征在于,进一步包括通过加热去除该代替基底与该碳纳米管阵列之间的该粘结层。
11.一种碳纳米管阵列的转移方法,包括以下步骤:
S1,提供一第一基底及一第二基底,该第一基底表面具有碳纳米管阵列,该碳纳米管阵列靠近该第一基底的表面为第一表面,远离该第一基底的表面为第二表面,该碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可以从该碳纳米管阵列中连续地拉出,该碳纳米管结构包括多个首尾相连的碳纳米管;
S2,将该碳纳米管阵列从该第一基底转移至该第二基底,并保持该碳纳米管阵列的形态仍能够使该碳纳米管结构从该碳纳米管阵列中连续地拉出,包括:
S21,将该第二基底设置在该碳纳米管阵列的第二表面,并使该第二基底与该碳纳米管阵列的第二表面之间具有粘结层;以及
S22,通过移动该第二基底与该第一基底中的至少一方,使该第二基底与该第一基底相远离,从而使该碳纳米管阵列与该第一基底分离,并转移至该第二基底。
12.一种碳纳米管结构的制备方法,包括以下步骤:
S1,提供一代替基底及一生长基底,该生长基底表面具有碳纳米管阵列,该碳纳米管阵列靠近该生长基底的表面为第一表面,远离该生长基底的表面为第二表面,该碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可以从该碳纳米管阵列中连续地拉出,该碳纳米管结构包括多个首尾相连的碳纳米管;
S2,将该碳纳米管阵列从该生长基底转移至该代替基底,并保持该碳纳米管阵列的形态仍能够使该碳纳米管结构从该碳纳米管阵列中连续地拉出,包括:
S21,将该代替基底设置在该碳纳米管阵列的第二表面,并使该代替基底与该碳纳米管阵列的第二表面之间具有粘结层;以及
S22,通过移动该代替基底与该生长基底中的至少一方,使该代替基底与该生长基底相远离,从而使该碳纳米管阵列与该生长基底分离,并转移至该代替基底;
S3,通过加热去除该代替基底与该碳纳米管阵列之间的该粘结层;以及
S4,从该代替基底上的碳纳米管阵列拉取该碳纳米管结构。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410279889.1A CN105329872B (zh) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 |
TW103121998A TWI560136B (en) | 2014-06-16 | 2014-06-25 | Methods for transferring carbon nanotube arry and making carbon nanotube structure |
US14/524,789 US9862170B2 (en) | 2014-06-16 | 2014-10-27 | Method for transferring carbon nanotube array and method for forming carbon nanotube structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410279889.1A CN105329872B (zh) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105329872A true CN105329872A (zh) | 2016-02-17 |
CN105329872B CN105329872B (zh) | 2017-04-12 |
Family
ID=54835419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410279889.1A Active CN105329872B (zh) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9862170B2 (zh) |
CN (1) | CN105329872B (zh) |
TW (1) | TWI560136B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109295424A (zh) * | 2018-09-07 | 2019-02-01 | 常州大学 | 一种高导电顺排碳纳米管纺丝连续生产设备及制造方法 |
CN111128637A (zh) * | 2018-11-01 | 2020-05-08 | 清华大学 | 场发射体的制备方法 |
CN111115615A (zh) * | 2018-11-01 | 2020-05-08 | 清华大学 | 碳纳米管阵列的转移方法 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104944406B (zh) * | 2014-03-31 | 2018-02-27 | 清华大学 | 碳纳米管结构的制备方法 |
CN105712314B (zh) * | 2014-12-05 | 2017-12-01 | 清华大学 | 碳纳米管阵列的制备方法和碳纳米管膜的制备方法 |
CN109070542B (zh) | 2016-06-10 | 2021-03-09 | 琳得科美国股份有限公司 | 纳米纤维片材 |
EP3585605A4 (en) | 2017-02-24 | 2020-12-09 | Lintec Of America, Inc. | NANOFIBER THERMAL CONDUCTING MATERIAL |
US11084724B2 (en) | 2017-12-07 | 2021-08-10 | Lintec Of America, Inc. | Transferring nanofiber forests between substrates |
CN109971372B (zh) * | 2017-12-28 | 2020-09-08 | 清华大学 | 一种粘结方法 |
CN110092350A (zh) * | 2018-01-27 | 2019-08-06 | 清华大学 | 利用碳纳米管复合膜转移二维纳米材料的方法 |
CN110092349B (zh) * | 2018-01-27 | 2022-08-16 | 清华大学 | 悬空二维纳米材料的制备方法 |
CN114646689A (zh) * | 2020-12-17 | 2022-06-21 | 清华大学 | 二次电子探头及二次电子探测器 |
CN115458380A (zh) * | 2021-06-09 | 2022-12-09 | 清华大学 | 扫描电子显微镜样品的处理方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101239712A (zh) * | 2007-02-09 | 2008-08-13 | 清华大学 | 碳纳米管薄膜结构及其制备方法 |
CN101458975A (zh) * | 2007-12-12 | 2009-06-17 | 清华大学 | 电子元件 |
CN102050424A (zh) * | 2009-11-06 | 2011-05-11 | 清华大学 | 一种制备碳纳米管薄膜及薄膜晶体管的方法 |
CN102161814A (zh) * | 2011-03-01 | 2011-08-24 | 复旦大学 | 一种取向碳纳米管/聚合物复合膜的制备方法 |
US20120321961A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | Georgia Tech Research Corporation | Carbon nanotube array bonding |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1282216C (zh) * | 2002-09-16 | 2006-10-25 | 清华大学 | 一种灯丝及其制备方法 |
EP1991723A2 (en) | 2006-03-03 | 2008-11-19 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Methods of making spatially aligned nanotubes and nanotube arrays |
TWI424447B (zh) | 2006-03-27 | 2014-01-21 | Hitachi Shipbuilding Eng Co | 利用奈米碳管之導電性材料及其製造方法、以及利用該材料之電雙層電容器 |
WO2011035246A2 (en) | 2009-09-18 | 2011-03-24 | The University Of Akron | Carbon nanotube based field emission devices and methods |
US7927666B2 (en) * | 2006-06-30 | 2011-04-19 | The University Of Akron | Aligned carbon nanotube-polymer materials, systems and methods |
CN101419518B (zh) | 2007-10-23 | 2012-06-20 | 清华大学 | 触摸屏 |
CN101499337B (zh) | 2008-02-01 | 2013-01-09 | 清华大学 | 线缆的制造方法 |
CN101498865B (zh) | 2008-02-01 | 2011-05-04 | 清华大学 | 液晶显示屏 |
US8249279B2 (en) | 2008-04-28 | 2012-08-21 | Beijing Funate Innovation Technology Co., Ltd. | Thermoacoustic device |
CN101582449B (zh) | 2008-05-14 | 2011-12-14 | 清华大学 | 薄膜晶体管 |
US20100122980A1 (en) | 2008-06-13 | 2010-05-20 | Tsinghua University | Carbon nanotube heater |
CN101734644B (zh) | 2008-11-14 | 2012-01-25 | 清华大学 | 碳纳米管膜的拉伸方法 |
TWI395708B (zh) | 2008-11-28 | 2013-05-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 奈米碳管膜的拉伸方法 |
CN101870463A (zh) | 2009-04-27 | 2010-10-27 | 清华大学 | 碳纳米管泊松比材料 |
CN101993055B (zh) | 2009-08-14 | 2013-02-13 | 清华大学 | 碳纳米管膜先驱、碳纳米管膜及其制备方法 |
CN102092703B (zh) | 2009-12-11 | 2020-11-06 | 北京富纳特创新科技有限公司 | 碳纳米管结构的制备方法 |
TWI487033B (zh) * | 2010-01-05 | 2015-06-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 製備奈米碳管薄膜及薄膜電晶體的方法 |
TWI406808B (zh) | 2010-01-26 | 2013-09-01 | Beijing Funate Innovation Tech | 奈米碳管結構之製備方法 |
CN101844757B (zh) | 2010-03-29 | 2012-07-11 | 北京富纳特创新科技有限公司 | 碳纳米管膜的制备方法 |
TWI477442B (zh) | 2010-04-07 | 2015-03-21 | Beijing Funate Innovation Tech | 奈米碳管膜之製備方法 |
CN102737962B (zh) | 2011-04-15 | 2014-12-31 | 清华大学 | 外延结构体及其制备方法 |
CN103367121B (zh) | 2012-03-28 | 2016-04-13 | 清华大学 | 外延结构体的制备方法 |
-
2014
- 2014-06-16 CN CN201410279889.1A patent/CN105329872B/zh active Active
- 2014-06-25 TW TW103121998A patent/TWI560136B/zh active
- 2014-10-27 US US14/524,789 patent/US9862170B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101239712A (zh) * | 2007-02-09 | 2008-08-13 | 清华大学 | 碳纳米管薄膜结构及其制备方法 |
CN101458975A (zh) * | 2007-12-12 | 2009-06-17 | 清华大学 | 电子元件 |
CN102050424A (zh) * | 2009-11-06 | 2011-05-11 | 清华大学 | 一种制备碳纳米管薄膜及薄膜晶体管的方法 |
CN102161814A (zh) * | 2011-03-01 | 2011-08-24 | 复旦大学 | 一种取向碳纳米管/聚合物复合膜的制备方法 |
US20120321961A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | Georgia Tech Research Corporation | Carbon nanotube array bonding |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109295424A (zh) * | 2018-09-07 | 2019-02-01 | 常州大学 | 一种高导电顺排碳纳米管纺丝连续生产设备及制造方法 |
CN109295424B (zh) * | 2018-09-07 | 2020-08-14 | 常州大学 | 一种高导电顺排碳纳米管纺丝连续生产设备及制造方法 |
CN111128637A (zh) * | 2018-11-01 | 2020-05-08 | 清华大学 | 场发射体的制备方法 |
CN111115615A (zh) * | 2018-11-01 | 2020-05-08 | 清华大学 | 碳纳米管阵列的转移方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201601989A (zh) | 2016-01-16 |
CN105329872B (zh) | 2017-04-12 |
TWI560136B (en) | 2016-12-01 |
US9862170B2 (en) | 2018-01-09 |
US20150360454A1 (en) | 2015-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105329872A (zh) | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 | |
CN104973583B (zh) | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 | |
CN105271105B (zh) | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 | |
CN104944409B (zh) | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 | |
CN105329842B (zh) | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 | |
CN104973584B (zh) | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 | |
CN104944406B (zh) | 碳纳米管结构的制备方法 | |
CN104944407B (zh) | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 | |
CN104973585B (zh) | 碳纳米管膜的制备方法 | |
CN105712314B (zh) | 碳纳米管阵列的制备方法和碳纳米管膜的制备方法 | |
CN104973587B (zh) | 碳纳米管膜的制备方法 | |
CN105399044B (zh) | 碳纳米管膜的制备方法 | |
JP5903465B2 (ja) | カーボンナノチューブアレイの転移方法及びカーボンナノチューブ構造体の製造方法 | |
CN104944408B (zh) | 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法 | |
JP5903464B2 (ja) | カーボンナノチューブアレイの転移方法及びカーボンナノチューブ構造体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |