201125814 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及一種奈米碳管結構之製備方法。 【先前技#于】 [0002] 奈米碳管（Carbon Nanotube, CNT)係一種由石墨稀片 卷成之中空管狀物，其具有優異之力學、熱學及電學性 質，故具有廣闊之應用領域。由於單根奈米碳管之尺寸 為奈米級，難於進行加工，為便於實際應用，人們嘗試 將複數奈米碳管作為原材料，製成具有較大尺寸之宏觀 結構。該宏觀結構由複數奈米碳管組成，可以係膜狀、 線狀或其他形狀。先前技術中一般將由複數奈米碳管組 成之宏觀膜狀結構稱為奈米破管膜（Carbon Nanotube Film)，將由複數奈米碳管組成之宏觀線狀結構稱為奈 米碳管線（Carbon Nanotube Wire)或奈米碳管線繞 (Carbon Nanotube Cable)。姜開利等人於2008年 11月21日公告之第1303239號台灣發明專利說明書中揭 露了一種從奈米碳管陣列中直接拉取獲得之奈米碳管線 ，這種奈米碳管線具有宏觀尺度且能夠自支撐，其包括 複數在凡德瓦爾力作用下首尾相連之奈米碳管。由於該 奈米碳管線中奈米碳管基本沿同一方向排列，故該奈米 碳管線能夠較好之發揮奈米碳管軸向具有之導電及導熱 等各種優異性質，具有極為廣泛之應用前景。另外，與 上述拉取奈米碳管線相似地，可從奈米碳管陣列中拉取 一奈米碳管膜。 [0003] 先前技術中之奈米碳管陣列一般採用化學氣相沈積法生 099102136 表單編號A0101 第4頁/共37頁 0992004110-0 201125814 Ο Ο [0004]
[0005] 099102136 長獲得，具體為將一平整之圓形矽片作為基底，一表面 形成一催化劑薄膜，放置於反應爐中加熱，並通入碳源 氣及保護氣體，該碳源氣在矽片表面之催化劑作用下分 解，並在矽片表面生長獲得平面圓形之奈米碳管陣列。 目前用於生長奈米碳管陣列之反應爐通常為管式反應爐 。由於在上述生長過程中，管式反應爐内之氣壓小於爐 外之大氣壓力，管式反應爐之爐壁將承受向内之壓力， 使該管式反應爐之内徑難以做到很大。一般地，當管式 反應爐之直徑為10英寸，長度為2米，内部氣壓為10托（ Torr)時，内外壁壓力差為5萬牛頓。而當管式反應爐之 直徑增加到40英寸時，内外壁壓力差可達到20萬牛頓。 並且，當直徑增加時，由於管式反應爐之爐壁曲率下降 ，其支撐作用也會減弱，使管式反應爐之穩定性和使用 壽命受到影響。 故，當採用圓形矽片作為基底在管式反應爐内生長奈米 碳管陣列時，該圓形矽片之最大直徑受到管式反應爐内 之直徑之限制，使生長於其上之奈米碳管陣列之最大直 徑亦受到限制，從而使從該圓形矽片生長之奈米碳管陣 列中拉取之奈米碳管結構之尺寸，如奈米碳管膜之寬度 、面積或奈米碳管線之長度受到限制。 【發明内容】 有鑒於此，提供一種能夠獲得尺寸較大之奈米碳管結構 之製備方法實為必要。 一種奈米碳管結構之製備方法，其包括以下步驟：提供 一筒狀奈米碳管陣列；採用一拉伸工具與該筒狀奈米碳 表單編號A0101 第5頁/共37頁 0992004110-0 [0006] 201125814 管陣列接觸，從該筒狀奈米碳管陣列中選定一奈米碳管 片段；以及沿該筒狀奈米碳管陣列之徑向方向移動該拉 伸工具遠離該筒狀奈米碳管陣列，拉取該選定之奈米碳 管片段，從而形成一奈米碳管結構，該奈米碳管結構一 端連接該拉伸工具，另一端連接該筒狀奈米碳管陣列， 在拉伸過程中，在所述奈米碳管結構與該筒狀奈米碳管 陣列之連接處，該筒狀奈米碳管陣列之切面與該奈米碳 管結構成一角度，該角度大於等於〇度，小於等於60度。 [0007] 相較於先前技術，由於該奈米碳管陣列為筒狀，故在相 同之先前反應爐中製備之該筒狀奈米碳管陣列比平面奈 米碳管陣列具有更大之尺寸，使從中拉取獲得之奈米碳 管結構也具有更大之尺寸。 【實施方式】 [0008] 以下將結合附圖詳細說明本發明實施例奈米碳管結構之 製備方法。 [0009] 請參閱圖1至圖6，本發明第一實施例提供一種奈米碳管 結構100之製備方法，其包括以下步驟： [0010] 步驟一：提供一筒狀奈米碳管陣列120。 [0011] 步驟二：採用一拉伸工具與該筒狀奈米碳管陣列120接觸 ，從該筒狀奈米碳管陣列120中選定一奈米碳管片段143 〇 [0012] 步驟三：使該拉伸工具沿該筒狀奈米碳管陣列120之徑向 方向移動，並遠離該筒狀奈米碳管陣列120拉取該選定之 奈米碳管片段143，從而形成一奈米碳管結構100，該奈 099102136 表單編號A0101 第6頁/共37頁 0992004110-0 201125814 来碳管結構100—端連接該拉伸工具’另一端連接該筒狀 奈米碳管陣列120，在拉伸過程中，在所述奈米碳管結構 100與該筒狀奈米礙管陣列120之連接處，該筒狀奈米碳 管陣列120之切面與該奈米碳管結構1〇〇成一角度。 [0013] 下面分別對各步驟展開說明。 [0014]首先對步驟一進一步說明。該筒狀奈米碳管陣列12〇係通 過化學氣相沈積法形成於一基底140表面，優選為超順排 Ο 之筒狀奈米碳管陣列12 0。本實施例中，該超順排筒狀奈 Ο 米碳管陣列120之製備方法具體包括： [0015] (a)提供一基底140，該基底140包括至少一枉面； [0016] ( b )在該基底14 0之所述至少一柱面上均勻形成一催化 劑層； [0017] (c)將上述形成有催化劑層之基底140在30(TC〜90〇°c 之空氣中退火約30分鐘~90分鐘； [0018] (d)將基底140置於反應爐中，在森護氣體環境下加熱 到400°C〜900°C，然後通入碳源氣體反應約5分鐘〜30分 鐘，生長得到超順排之筒狀奈米碳管陣列120。 [0019] 該基底140為筒狀體，其外周面可形成所述柱面，其中該 柱面可為圓柱面、橢圓枉面或具有導角之棱柱面，該棱 柱面包括三棱柱面或四棱柱面等；可進一步在筒狀體外 周面筒壁沿筒狀體軸向設置長條狀開口，該長條狀開口 平行於筒狀體之軸向，從而形成轴向具有開口之柱面， 此時該筒狀體之橫截面呈未封閉之圓、橢圓或者圓角多 0992004110-0 099102136 表單編號A0101 第7頁/共37頁 201125814 之 為枝描述’將設有開口（未封閉）和未設有 ，口（封閉）之這兩種情況統稱為筒狀體。且體地 參閱圖在本實施例中，該基底140係截面為圓形之筒 狀體’所述筒狀奈米碳管陣列12〇形成於該筒狀體之外周 面，攸而形成—筒狀奈米碳管陣列120。請參閱圖3 ’該 基底140a可以為具有—平行於筒狀體軸向之開口⑷之未 $閉筒狀體，該筒狀體之橫截面為未封閉之圓形。所述 同狀奈米碳管陣列12〇a形成於該未封閉筒狀體之外周面 ，形成一未封閉之筒狀奈米碳管陣歹,m〇a，即該未封閉 .筒狀奈米碳管陣列12〇3包括一平行於該筒狀奈米碳管 陣列12〇a轴向之開口。請參閱圖4，該基底U〇b也可以 係截面為矩形之筒狀體，該矩形具有圓角144。所述筒狀 奈米碳管陣列12〇b形成於該筒狀體之外周面，形成一封 閉之筒狀奈米碳管陣列12〇13。請參閱圖5，該基底14〇c 還可以為具有一平行於筒狀體轴向之開口 142之未封閉筒 狀體’該筒狀體之截面為未封閉之圓肖_。所述筒狀 奈米碳管陣列120c形成於該未封閉筒狀體之外周面，形 成一未封閉之筒狀奈米碳替陣列120 C ,即該未封閉之筒 狀奈米碳管陣列120c包括一平行於該筒狀奈米碳管陣列 軸向之開口。可以理解，所述基底不限於上述形狀，該 基底之截面也可係橢圓或者具有圓角之其他多邊形等。 [0020]該基底也可以包括但不限於以下形狀，從而得到所述柱 面：該基底可為柱狀體（實心體），該柱狀體外周面形 成所述柱面，其中，與上述筒狀體相似，該柱狀體之橫 截面可以係圓、擴圓或者圓角多邊形，也可進一步在柱 099102136 表單編號A0101 第8頁/共37頁 0992004110-0 201125814 狀體外周面沿軸向設置長條狀溝槽，從而形成轴向具有 缺口之柱面，此時該柱狀體之橫戴面呈未封閉之圓、橢 圓或者圓角多邊形等。 [〇〇21]該基底可選用石英基底、耐高溫破螭基底、P型或N型矽 基底’金屬基底、或選用形成有氧化層之石夕基底，本實 施例中，該基底140優選為一具有較為平滑表面之石英管 Ο 〇 ❹ 〇 [㈤22] 該催化劑層材料可選用鐵（Fe)、鈷（Co)、錄（Ni) 或其任意組合之合金之一，優選為約5奈米厚之鐵催化劑 層。該催化劑層可形成在該石英管之外周面。 [0023] 當所述反應爐為管式反應爐時，該基底140可沿管式反應 爐之軸向設置於該管式反應爐内，即該基底14〇之轴線方 向平行於管式反應爐之軸線方向。進一步地，可通過一 支架支撐該基底140之兩端，該支架可使該基扈140懸於 該反應爐内並可繞該基底140之軸線方向名位旋轉。該碳 源氣可選用乙炔、乙稀、乙烷等，優選為乙炔等化學性 質較活潑之碳氫化合物，保護氣體可選用氮氣、氨氣或 惰性氣體。 [0024] 該筒狀奈米碳管陣列120包括複數奈米碳管，其中，大多 數奈米碳管基本彼此平行且垂直於該基底140表面。該筒 狀奈米碳管陣列120之頂面為與該基底140表面平行之柱 面。通過上述控制生長條件，該筒狀奈米碳管陣列120中 基本不含有雜質，如無定型碳或殘留之催化劑金屬顆粒 等。該筒狀奈米碳管陣列120中之奈米碳管彼此通過凡德 099102136 表單編號A0101 第9頁/共37頁 0992004110-0 201125814 瓦爾力緊密接觸形成陣列。該筒狀奈米碳管陣列120之生 長面積可以與上述基底140面積基本相同。該筒狀奈米碳 管陣列120中之奈米碳管可以至少包括單壁奈米碳管、雙 壁奈米碳管及多壁奈米碳管中之一種。該筒狀奈米碳管 陣列120中奈米碳管之高度為2微米〜10毫米，優選為 100〜900微米。該奈米碳管之直徑為1〜50奈米。 [0025] 其次，對步驟二進一步說明，請參閱圖6，在該步驟中， 該奈米碳管片段143由該筒狀奈米碳管陣列1 20中之一個 或相鄰之複數奈米碳管145組成，該複數奈米碳管145通 過凡德瓦爾力相互作用。該拉伸工具用於選定並拉取該 奈米碳管片段143。該拉伸工具可以為鑷子、夾子、膠帶 或表面具有黏膠之硬質基條。該選定所述奈米碳管片段 143之過程可以係採用鑷子或夾子夾取筒狀奈米碳管陣列 120中之部分奈米碳管145，或者係採用膠帶或基條之黏 膠接觸該筒狀奈米碳管陣列120。 [0026] 具體地，所述拉伸工具可直接沿平行於所述筒狀奈米碳 管陣列120之軸線方向選定所述奈米碳管片段143，請參 閱圖3，當該筒狀奈米碳管陣列120a具有一開口時，所述 拉伸工具可從該筒狀奈米碳管陣列120a靠近開口之邊緣 處沿平行於所述筒狀奈米碳管陣列120a之軸線方向選定 所述奈米碳管片段，從而避免有不參與後續拉伸之奈米 碳管黏結到拉伸工具上，降低所拉伸獲得之奈米碳管結 構100之品質。 [0027] 當該拉伸工具選定之奈米碳管片段143之寬度與所述筒狀 奈米碳管陣列120之軸長度（沿平行於基底140之軸線方 099102136 表單編號A0101 第10頁/共37頁 0992004110-0 201125814 向之尺寸）相同時，該拉伸工具可在後續杈伸之步驟之 後獲得一具有固定寬度之奈米碳管膜或固芩直徑之奈米 碳管線。 剛最後，對步驟三進—步說明。所述徑向指垂直於筒狀奈 米碳管陣列120轴向之方向。具體地，該拉伸工具沿該筒 狀奈来礙管陣列12〇之徑向方向移動之過程中由於相鄰 之奈米礙管之間存在相互之凡德瓦爾力作用從而使複 Ο 數不米被^首尾相連地被連續拉出，即該奈米碳管結構 〇 100中之奈米碳管連續不斷地從該筒狀奈米碳管陣列12〇 中拉出，進而形成一連續之奈米碳管結構100。另外，由 於所述基底140可活動且可繞其軸向原位旋轉故當所述 拉伸X具在外力之作用下逐漸移動時，所述基底也可 在外力之作用下同時繞其轴向原位旋轉以補償筒狀奈米 厌吕陣列120中奈米碳管之消耗，從而在筒狀奈米碳管陣 列120中之奈米碳管逐漸脫難所述基底14〇。另外，若所 〇 絲底14G固定不峡轉，賴述拉伸工具可在拉伸過程 〇 中隨者奈米碳管逐_離所述基底14 0之同時繞該基底 140逐漸驢拉伸位以確㈣償所述筒狀奈米碳管陣列 120之消耗。該奈米嚷營結構_可以為_奈来碳管膜或 一奈米碳管線。該形成之奈米破管結構咖係奈米碳管線 還係奈米碳管膜由該技伸工具選定之奈米碳管片段143之 寬度決定。 [0029] 此外在拉伸過程巾，在所述奈米碳管結構⑽與該筒狀 奈米破管陣列120之連接處，該筒狀奈米碳管陣列12〇之 切面與該奈米碳管結構1〇〇需成-角度，該角度可大於等 099102136 表單編號A0101 第11灵/共37頁 0992004110-0 201125814 於0度，小於等於60度，優選為大於0度小於等於15度， 本實施例中，該角度為15度。具體為，如果該角度為0° ，所拉出之奈米碳管結構100容易與所述筒狀奈米碳管陣 列120之生長基底140接觸，由於生長基底140可能殘留 有催化劑或無定形碳，這些雜質會吸附到奈米碳管結構 上影響該奈米碳管結構之品質；若角度太大，奈米碳管 結構中奈米碳管片段之間之凡德瓦爾力會變小，使得奈 米碳管片斷結合不牢固，容易破裂。 [0030] 以下將分別就該形成奈米碳管線及奈米碳管膜之兩種情 況進行具體介紹。 [0031] 當該選定之奈米碳管片段之寬度較窄時，可形成一奈米 碳管線。具體地，當該拉伸工具沿該筒狀奈米碳管陣列 120之徑向方向拉取該奈米碳管片段時，與該選定之奈米 碳管片段相鄰之奈米碳管片段通過凡德瓦爾力之作用被 首尾相連地不斷從筒狀奈米碳管陣列120中拉出並形成一 奈米碳管線。 [0032] 另外，當所選定之奈米碳管片段之寬度較寬時，通過拉 伸可形成一寬度較窄之奈米碳管膜，為形成一奈米碳管 線，該過程可進一步包括採用一有機溶劑處理該寬度較 窄之奈米碳管膜，使該奈米碳管膜中之奈米碳管迅速在 聚攏形成所述奈米碳管線。本實施例具體為使該奈米碳 管膜通過該有機溶劑浸潤並彙聚成奈米碳管線後使該有 機溶劑揮發。該有機溶劑為揮發性有機溶劑，如乙醇、 曱醇、丙酮、二氣乙烷或氣仿，本實施例中採用乙醇。 請參閱圖7和圖8，在揮發性有機溶劑揮發時產生之表面 099102136 表單編號Α0101 第12頁/共37頁 0992004110-0 201125814 張力之作用下，該奈米碳管膜中之奈米碳管通過凡德瓦 爾力聚攏，從而形成一非扭轉之奈米碳管線102。 [0033] 該形成奈米碳管線之過程還可進一步包括扭轉所述碳米 管膜，從而使所述奈米碳管膜扭轉成一扭轉之奈米碳管 線，具體可在移動所述拉伸工具之同時，使該拉伸工具 繞拉伸工具之移動方向旋轉該拉伸工具，從而使奈米碳 管膜也隨之旋轉，從而形成一扭轉之奈米碳管線。 〇 [0034] Ο
該奈米碳管線包括複數奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相 連。具體地，該奈米碳管線包括複數連續且定向排列之 奈米碳管片段。該複數奈米碳管片段通過凡德瓦爾力首 尾相連。每一奈米碳管片段包括複數相互平行之奈米碳 管，該複數相互平行之奈米碳管通過凡德瓦爾力緊密結 合。該奈米碳管片段具有任意之長度、厚度、均勻性及 形狀。該奈米碳管線長度不限，直徑與所形成之筒狀奈 米碳管陣列120之軸長度有關，當該筒狀奈米碳管陣列 120之軸長度為400寸時，該奈米碳管線之直徑可達300 微米。請參閱圖7，當該奈米碳管線為非扭轉之奈米碳管 線時包括複數基本平行於所述奈米碳管線長度方向排列 之奈米碳管。請參閱圖8，當該奈米碳管線為扭轉之奈米 碳管線時包括複數繞該奈米碳管線軸向螺旋排列之奈米 碳管。 [0035] 當選定之奈米碳管片段之寬度較寬時，可形成一奈米碳 管膜。具體地，當該拉伸工具沿該筒狀奈米碳管陣列120 之徑向方向拉取該奈米碳管片段時，一連續之奈米碳管 膜便從奈米碳管陣列中拉出。 099102136 表單編號Α0101 第13頁/共37頁 0992004110-0 201125814 [0036] 請參閱圖9，所述奈米碳管膜係由若干奈米碳管組成之自 支撐結構。所述若干奈米碳管為沿同一方向擇優取向排 列。所述擇優取向係指在奈米碳管膜中大多數奈米碳管 之整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈 米碳管之整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜之表面。 進一步地，所述奈米碳管膜中多數奈米碳管係通過凡德 瓦爾力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同 一方向延伸之大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸 方向上相鄰之奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連。當然 ，所述奈米碳管膜中存在少數隨機排列之奈米碳管，這 些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管之整體 取向排列構成明顯影響。所述自支撐為奈米碳管膜不需 要大面積之載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能 整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜置 於（或固定於）間隔一固定距離設置之兩個支撐體上時 ，位於兩個支撐體之間之奈米碳管膜能夠懸空保持自身 膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜中存在連續 之通過凡德瓦爾力首尾相連延伸排列之奈米碳管而實現 〇 [0037] 具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸之多數 奈米碳管，並非絕對之直線狀，可以適當之彎曲；或者 並非完全沿延伸方向排列，可以適當之偏離延伸方向。 故，不能排除奈米碳管膜之基本朝同一方向延伸之多數 奈米碳管中並列之奈米碳管之間可能存在部分接觸。 [0038] 具體地，請參閱圖6，所述奈米碳管膜包括複數連續且定 099102136 表單編號A0101 第14頁/共37頁 0992004110-0 201125814 向排列之奈米碳管片段143。該複數奈米碳管片段143通 過凡德瓦爾力首尾相連。每一奈米碳管片段143包括複數 相互平行之奈米碳管145，該複數相互平行之奈米碳管 145通過凡德瓦爾力緊密結合。該奈米碳管片段143具有 任意之長度、厚度、均勻性及形狀。該奈米碳管膜中之 奈米碳管14 5沿同一方向擇優取向排列。所述奈米碳管膜 之厚度為0.5奈米〜100微米，最大寬度與所述筒狀奈米碳 管陣列120之軸長度相等。該奈米碳管膜106之比表面積 大於100平方米每克。該奈米碳管膜具有較好之透光性， 可見光透過率可以達到75%以上。 [0039] 請參閱圖10，本發明第二實施例提供一種奈米碳管結構 200之製備方法，該方法具體包括以下步驟： [0040] 步驟一：提供一筒狀奈米碳管陣列220。 [0041] 步驟二：預處理該筒狀奈米碳管陣列220，使在該筒狀奈 米碳管陣列220之表面形成至少一凹槽22，該至少一凹槽 2 2可將該筒狀奈米碳管陣列分割成至少一子奈米碳管陣 列。 [0042] 步驟三：採用一拉伸工具接觸該子奈米碳管陣列，從該 子奈米碳管陣列中選定一寬度與該子奈米碳管陣列之寬 度相同之奈米碳管片段。 [0043] 步驟四：使拉伸工具沿該筒狀奈米碳管陣列220之徑向方 向移動並遠離該筒狀奈米碳管陣列220，拉取該選定之奈 米碳管片段，從而形成一奈米碳管結構200，該奈米碳管 結構200—端連接該拉伸工具，另一端連接該子奈米碳管 099102136 表單編號 A0101 第 15 頁/共 37 頁 0992004110-0 201125814 陣列，在技伸過程中，在所述奈米碳管結構200與該子奈 乂炭貧陣列之連接處，該筒狀奈米碳管陣列之切面與該 不米碳管結構構成一角度，該角度大於等於〇度小於 於60度。 ' [0044] [0045] [0046] [0047] 099102136 下面分別對各步驟展開說明。 本^施例中之步驟—與步驟四與上述第—實施例之步驟 一 v驟二完全相同，在此將不再贅述以下將僅對步驟 二和步驟三進行說明。 首先，對步驟二進一步說明。 本實施例中，為獲得實際需求尺寸之奈米碳管結構2〇〇， 可將所述筒狀奈米碳管陣列22〇分割成至少一個具有—預 2尺寸之子奈米碳管陣列。即可根據實際需要奈米碳管 轉⑽之尺寸，將筒狀奈米碳管陣列22G分割成具有預 ^尺寸之子奈米碳管陣列，從該具有預定尺寸之子奈米、 碳管陣列中便可拉伸出所述實際需求尺寸之奈米碳管結 獅〇。具體地，採用鐳射刻姓之方法在所述筒狀奈米碳 s陣列22G之表面加工形成至少_凹槽22，該至少一凹槽 22可將所㈣狀奈米碳管陣··職至少_個子太^ 碳管陣列，該子奈⑽管_具有_狀尺寸。如所:、 成之至少一凹槽22沿該筒狀奈米碳管陣列220之軸向螺旋 延伸，從而將該筒狀奈米碳管陣列22〇分割成至少一呈連 續之螺旋_繞在基底24G表面之帶狀子奈⑼管陣列， 或者該至少-凹槽環繞該筒狀奈米碳管陣列22〇，從而將 該筒狀奈米碳管陣列220分割成至少兩個筒狀子奈米碳管 表單編號A0101 第16頁/共37頁 0992004110-0 201125814 陣歹。 七成所述g ψ罗 王緣疑形之帶狀子奈米碳管陣列之方法具體為： sl〇l，囡〜> 疋筒狀奈米碳管陣列220連同基底240。 S!〇2，摇桩 恢1供一可移動之鐳射器。 戈=s射器包括固體鐳射器、液體鐳射器、氣體鐳射器 Ο Ο [0048] [0049] [0050] [0051] 導體鐳射器。本實施例中，所述鐳射器為二氧化碳 身士器。玲ίί*、 。厅述鐳射器之移動方法不限，可以通過外力移 動錯射器使其H固定路郷動，也可料過其他方 :移動Αβ射器。本實施例中，該二氧化竣鐳射器之錯射 光束之照射路徑通過電腦程式控制，將確定好筒狀奈米 碳&陣列220中所需要形成之螺旋帶之圖形和位置等資料 登錄電腦程式中。 [0052] 0 0 S103，移動該鐳射器使鐳射光束照射該筒狀奈米碳管陣 列220，使筒狀奈米碳管陣列220中被鐳射處理過之部分 形成一凹槽22，該凹槽22在所述筒狀奈米碳管陣列22〇上 沿該筒狀奈米碳管陣列2 2 0之軸向螺旋延伸。 [0053] 經過上述鐳射處理，凹槽22處奈米碳管之高度小於1〇〇微 米。且該凹槽22可使中間未被鐳射處理之筒狀奈米碳管 陣列220也被分割成具有一固定寬度之呈連續之螺旋形纏 繞在基底240表面之帶狀子奈米碳管陣列。 [0054] 上述被形成之呈螺旋形之帶狀子奈米碳管陣列之寬度可 通過控制由凹槽22構成之螺旋線之螺旋角大小加以控制 。本實施例中，所述呈螺旋形之帶狀子奈米碳管陣列寬 099102136 表單編號Α0101 第17頁/共37頁 0992004110-0 201125814 度為1英寸。 [0055] 所採用之鐳射光束為波長為1 064奈米之紅光鐳射光束、 波長為10640奈米之二氧化碳鐳射光束或波長為532奈米 之綠光鐳射光束。所述鐳射光束之掃描速度為50毫米/秒 至150毫米/秒。所述鐳射光束之功率密度優選地為5x10Ί 瓦/平方米至5χ109瓦/平方米。本實施例中，採用波長為 1 054奈米之紅外鐳射光束，該紅外鐳射光束之掃描速度 為100毫米/秒，功率密度為lxlO8瓦/平方米。 [0056] 鐳射照射過程中，由於鐳射光束所具有之高能量被奈米 碳管吸收，產生之高溫將處於鐳射照射路徑處之奈米碳 管全部或部分燒蝕，從而在筒狀奈米碳管陣列220中形成 預定深度和距離之凹槽22。鐳射處理後奈米碳管之高度 會降低，當被鐳射處理後之奈米碳管之高度小於100微米 時，則該部分奈米碳管就無法參與後續之拉伸過程。以 拉伸獲得一奈米碳管膜為例，即只要被鐳射處理後之奈 米碳管之高度小於100微米，就可保證所製備之奈米碳管 膜具有一致之寬度。但若要所製備之奈米碳管膜不僅寬 度一致，且奈米碳管膜中奈米碳管之密度分佈均勻，則 凹槽22處被處理後之奈米碳管之高度不可太低，其應大 於1微米。這係因為，在後續之拉膜步驟中，僅有凹槽22 處之奈米碳管具有一固定高度才可保持對與其相鄰之奈 米碳管之凡德瓦爾力之作用。故在拉膜過程中，與凹槽 22相鄰之奈米碳管之消耗速度同不與凹槽22相鄰之奈米 碳管消耗速度基本相同，從而保證所得之膜之寬度一致 性以及奈米碳管膜中奈米碳管之均勻性。如果凹槽22處 099102136 表單編號A0101 第18頁/共37頁 201125814 之奈米碳管高度太低，該凹槽22中奈米碳管對與其相鄰 之並未被鐳射處理之奈米碳管就會沒有凡德瓦爾力作用 ，故，與凹槽22相鄰之奈米碳管之消耗速度將大於不與 • 凹槽22相鄰之奈米碳管消耗速度。如此在拉膜過程中使 筒狀奈米碳管陣列220中消耗奈米碳管之邊界線呈弧形， 則使所製備之奈米碳管膜不僅寬度不一致，而奈米碳管 膜中奈米碳管之密度也不一致。故，通過控制鐳射之功 率以及和描速度荨參.數以使鐳射處理過之凹槽Μ中之奈 ^ 米碳管之高度範圍為卜100微米。優選地，凹槽22中之奈 〇 米碳管之高度為5〇-丨⑽微米。本實施例中，所述凹槽 中之奈米碳管之高度為100微米。 [0057]所述凹槽22之寬度優選之大於筒狀奈米碳管陣列22〇中奈 米碳管之高度。這係因為，在拉臈過程中，位於凹槽22 之另一側之奈米碳管有可能傾倒從而跨過凹槽22之間隙 參與到位於螺旋狀凹槽22之間之奈米碳管之拉膜過程中 〇 。這將會導致獲取之奈米破管膜之寬度不-致。本實施 Q 例中，奈米碳管陣列中之奈米碳管之高度為200微米，故 控制凹槽22之寬度為250微米。 [0058]可以理解，該採用鐳射處理筒狀奈米碳管陣列22〇之製備 方法還可以為固定鐳射裝置，移動筒狀奈米碳管陣列22〇 使鐳射照射該筒狀奈米碳管陣列220之方法，其具體包括 以下步驟：提供一固定之鐘射器，該鐳射器在一固定區 域形成一錯射抑描區，使筒狀奈米碳管陣列220連同基底 240以一固定之速度經過該鐳射掃描區，使筒狀奈米碳管 陣列220表面形成一由凹槽22構成之螺旋線。 099102136 表單編號A0101 第19頁/共37頁 〇99 201125814 [0059] 此外，也可在該筒狀奈米碳管陣列2 2 0之表面刻蝕兩條以 上由凹槽22構成之相互間隔且平行排列之螺旋線，形成 兩個以上之螺旋形帶狀子奈米碳管陣列，從而可在該處 理後之奈米碳管陣列上同時拉出兩個以上之奈米碳管結 構。 [0060] 所述將筒狀奈米碳管陣列2 2 0採用鐳射刻蝕之方法刻蝕成 複數具有固定軸長度之圓筒形之子奈米碳管陣列與上述 方法基本相同，在此將不再贅述。 [0061] 其次，對步驟三進一步說明。 [0062] 具體地，該步驟中，本實施例與第一實施例之區別在於 ，在第一實施例中，若拉伸工具選擇之奈米碳管片段143 之寬度小於所述基底140之長度時，雖然初始被選定之奈 米碳管片段143之寬度一固定，然由於在拉伸過程中所選 定之奈米碳管片段143之邊緣處之奈米碳管與其附近之奈 米碳管之間存在凡德瓦爾力，故在拉伸過程中，這些與 選定之奈米碳管片段143中之奈米碳管相鄰之奈米碳管也 會由於凡德瓦爾力之相互作用而陸續被拉出，從而使得 奈米碳管膜之寬度並不等於所選定之奈米碳管片段143之 寬度，或奈米碳管線也並不具有固定之直徑。而係在拉 伸過程中，奈米碳管膜之寬度或奈米碳管線之直徑逐漸 增大。 [0063] 為獲得具有固定寬度之奈米碳管膜或固定直徑之奈米碳 管線，上述第一實施例可採用拉伸工具直接選定一寬度 與筒狀奈米碳管陣列120之軸向長度相同之奈米碳管片段 099102136 表單編號A0101 第20頁/共37頁 0992004110-0 201125814 。而本實施例中可採用所述拉伸工具在該呈螺旋形帶狀 子奈米碳管陣列上選定一寬度與該螺旋形帶狀子奈米碳 管陣列寬度相同之奈米碳管片段’或在上述被加工成之 複數具有固定軸長度之圓筒形子奈米碳管陣列之其中之 一個中選定一寬度與該加工後之圓筒形子奈米碳管陣列 軸長度相同之奈米破管片段，從而在拉伸過程中拉伸獲 得一具有固定寬度之奈米碳管臈和具有固定直徑之奈米 碳管線，可見，本實施例中，可根據實際.需要奈米碳管 ^ 結構2〇〇之尺寸，將筒狀奈米碳管陣列220分割成具有預 定尺寸之子奈米碳管陣列’從該具有預定尺寸之子奈米 碳管陣列中拉伸出所述實際需求尺寸之奈米碳管結構2〇〇 [0064]由於本發明之基底包括柱面，用於生長奈米碳管陣列， 其具有較大之表面積’與平面基底比較，在相同之反應 爐中’可充分利用反應爐内之空間，生長出較大尺寸之 Q 奈米碳管陣列，從而使從該奈米碳管陣列中拉取獲得之 Q 奈米碳管膜具有較大之面積，尤其軸向全尺寸拉取膜時 可以獲得較大之具有固定尺寸之膜，可以用於製備大尺 寸之產品，而拉取獲得之奈米碳管線具有較大之直徑或 長度。 [0065] 综上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提 出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方 式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本 案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化 ，皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 099102136 表單編號Α0101 第21頁/共37頁 〇! 201125814 【圖式簡單說曰为】 [0066] 圖1係本發明第一實施例中從筒狀奈米碳管陣列中拉伸獲 得一奈米碳管膜之過程示意圖。 [0067] 圖2係本發明第一實施例形成於圓形筒狀體外周面之筒狀 奈米碳管陣列垂直於筒狀體轴向之剖視示意圖。 [0068] 圖3係本發明第一實施例形成於具有開口之圓形筒狀體外 周面之筒狀奈米碳管陣列垂直於筒狀體軸向之剖視示意 圖。 [0069] 圖4係本發明第一實施例形成於具有導角之矩形筒狀體外 周面之筒狀奈米碳管陣列垂直於筒狀體軸向之剖視示意 圖。 [0070] 圖5係本發明第一實施例形成於具有開口和導角之矩形筒 狀體外周面之筒狀奈米碳管陣列垂直於筒狀體軸向之剖 視不意圖。 [0071] 圖6係本發明第一實施例一奈米碳管片段之結構示意圖。 [0072] 圖7係本發明第一實施例非扭轉之奈米碳管線之掃描電鏡 照片。 [0073] 圖8係本發明第一實施例扭轉之奈米碳管線之掃描電鏡照 片。 [0074] 圖9係本發明第一實施例奈米碳管膜之掃描電鏡照片。 [0075] 圖1 0係本發明第二實施例從具有螺旋形帶狀子奈米碳管 陣列中拉伸獲得一奈米碳管線之過程示意圖。 【主要元件符號說明】 099102136 表單編號A0101 第22頁/共37頁 0992004110-0 201125814 [0076] 奈米碳管結構：100，200 [0077] 筒狀奈米碳管陣列：120，120a，120b，120c，220 [0078] 凹槽：22 [0079] 基底：140，140a，140b，140c，240 [0080] 開口 ： 142 [0081] 奈米碳管片段：143
[0082] 圓角：144 [0083] 奈米碳管：145
099102136 表單編號A0101 第23頁/共37頁 0992004110-0