CN100371242C - 制造碳纳米角聚集体的方法 - Google Patents
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Abstract
在制造室(107)中，圆柱石墨杆(101)固定到旋转机构(115)上，石墨杆(101)可以绕长度方向旋转，石墨杆(101)可以在长度方向水平移动。用从激光源(111)来的激光(103)照射石墨杆(101)的侧面，纳米碳回收室(119)朝着产生烟羽(109)的方向设置。激光(103)的脉冲宽度设置为0.5秒或更大至1.25秒或更小。
Description
技术领域
本发明涉及制造碳纳米角(carbon nanohorn)聚集体的方法。
背景技术
近来，对纳米碳的技术应用进行了积极的研究。纳米碳指具有纳米级精细结构的碳物质，如碳纳米管，碳纳米角等。其中，碳纳米角是管状体结构，由圆筒状石墨片形成的碳纳米管的一端形成圆锥形。通常，碳纳米角聚集成以下形式，其中圆锥形部分突出于表面，象号角一样，而管部分通过作用在圆锥形部分之间的Van der Waals力位于中心。由于碳纳米角具有特别的性质，因而可以预期碳纳米角可应用于各种技术领域中。
据报道，碳纳米角聚集体通过激光烧蚀法来制造，其中通过在惰性气体中用激光照射原料碳物质(下文也称作“石墨靶”)来制造(专利文献1)。在专利文献1中，记载了脉冲宽度为20～500msec，优选在照射石墨靶的激光中连续振荡。
专利文献1：日本公开专利公报No.2001-64004
发明内容
然而，根据本发明人的广泛研究，在常规激光烧蚀法中，仍有改进回收的烟灰状物质中的碳纳米角聚集体比例(下文也称作“收率”)的余地。当除了碳纳米角聚集体之外，还包括大量无定形碳和石墨时，需要纯化得到的烟灰状物质，同时除去其他物质。需要花很长时间进行纯化处理。例如，有时纯化10g烟灰状物质可能需要一天或更多时间。
本发明针对上述情况，提供一种高效地得到碳纳米角聚集体的技术。
本发明人对高效得到碳纳米角聚集体的技术进行了积极的研究，发现对照射石墨靶的光能和待照射的石墨靶的温度进行精密控制很重要，从而完成了本发明。
在本发明中，提供一种制造碳纳米角聚集体的方法，包括用脉冲光照射石墨靶表面，以从该石墨靶蒸发碳蒸汽，并回收该碳蒸汽以得到碳纳米角，其中当用该脉冲光照射该石墨靶表面时，该脉冲光的照射位置以基本上恒定的速度移动，该脉冲光的功率密度设置为5kW/cm2或更大至25kW/cm2或更小，及该脉冲光的脉冲宽度设置为0.5秒或更大至1.25秒或更小。
在本发明的制造方法中，随着照射位置的移动，用功率密度为15
kW/cm2或更大至25kW/cm2或更小的脉冲光照射石墨靶表面。因此，高效地得到碳纳米角聚集体。在本说明书中，“功率密度”指实际上照射石墨靶表面的脉冲光的功率密度，即在石墨靶表面中的光照射区域的功率密度。
此外，随着脉冲光照射位置的移动，用脉冲光照射石墨靶，可以防止石墨靶中的局部温度过高。因此，可以稳定地得到碳纳米角聚集体。由于石墨靶表面因光照射而粗糙，因此优选的是已经用光照射过一次的表面的照射次数尽可能小，更优选的是不重复对表面再照射。
在本发明中，如上所述，脉冲光的照射位置以基本上恒定的速度移动，以控制的脉冲光功率密度进行照射，照射光的脉冲宽度设置为0.5秒或更大至1.25秒或更小。脉冲宽度设置为0.5秒或更大至1.25秒或更小，照射位置以基本上恒定的速度移动，以控制的脉冲光功率密度进行照射。因此，由于这些协同作用可以提高碳纳米角聚集体的产量和收率。尽管原因还不清楚，但可以认为随着光照射位置中过度温度上升受到抑制，而使产生碳纳米角聚集体所需的能量累积的原因。
在本发明制造碳纳米角聚集体的方法中，该脉冲光的暂停宽度可以设置为不小于0.25秒。因此，可以更安全地防止石墨靶过热，这样使碳纳米角聚集体的收率进一步提高。
在本发明制造碳纳米角聚集体的方法中，该脉冲光可以满足下式(1)：
0.5≤(脉冲宽度)/(脉冲宽度+暂停宽度)≤0.8 (1)
在上式(1)中，使0.5≤(脉冲宽度)/(脉冲宽度+暂停宽度)可以优选地确保光照射时间。因此，可以提高碳纳米角聚集体的产量。此外，使(脉冲宽度+暂停宽度)≤0.8可以进一步防止石墨靶过热。因此，可以提高碳纳米角聚集体的收率。
在本发明制造碳纳米角聚集体的方法中，该脉冲光的照射位置可以以0.01mm/sec或更大至55mm/sec或更小的速度移动。通过缓慢移动脉冲光的照射位置，可以增大石墨靶表面每单位面积的光总能量。因此，光能可以从石墨靶表面到达较深位置，这样可以增大碳纳米角产量。由于石墨具有优异的热传导性，因此在0.01mm/sec或更大至55mm/sec或更小的速度范围内，和速度变化相关的温度上升对产率等的影响相对较小。
在本发明制造碳纳米角聚集体的方法中，可以用该脉冲光照射圆柱石墨靶的侧面，同时该石墨靶绕中心轴旋转。石墨靶可以有效地被光照射，同时使用这种结构可以使装置节省空间。当使用这种方法时，由于用光照射的表面成为曲面，所以通常难于使碳纳米角的产量和收率稳定。然而，根据本发明，可以有效地解决生产能力的问题。
在本发明制造碳纳米角聚集体的方法中，可以移动该照射位置，同时入射光相对于脉冲光照射表面的角度(即该脉冲光的照射角)基本上保持恒定。在说明书中，“照射角”指在激光照射位置处在石墨靶表面的法线和激光间形成的角。通过以基本上恒定的照射角照射可以稳定地制造碳纳米角聚集体。照射角基本上保持恒定指的是，照射角的波动被抑制到其中照射石墨靶表面的激光功率密度基本上保持恒定的程度。
在本发明中，优选的是照射角为30度或更大至60度或更小。当照射角设置为30度或更大至60度或更小，光照射能量密度的控制性较好，这样可以稳定地提高碳纳米角聚集体的收率。
在本发明制造碳纳米角聚集体的方法中，移动该照射位置使得该脉冲光的照射位置不会在该石墨靶表面上重合。因此，可以抑制因过照射而使石墨靶过热，并且可以抑制脉冲光在粗表面上的过照射，这样可以稳定地制造高收率的碳纳米角聚集体。
如上所述，根据本发明，在用脉冲光照射石墨靶表面时，用脉冲光进行照射的条件设置在特定范围内，同时照射位置以基本上恒定的速度移动，从而可以高效地制造碳纳米角聚集体。
附图说明
从下面对优选实施方案和附图的说明中，可以更清楚本发明的上述和其他目的、特征和优点，在附图中：
图1表明一个实施方案的碳纳米角聚集体制造装置的结构；
图2表明一个实施例的碳纳米角聚集体的生产率和脉冲宽度间的关系；
图3表明一个实施方案的碳纳米角聚集体制造装置的结构；及
图4说明在图3碳纳米角聚集体制造装置中用激光照射石墨靶。
具体实施方式
下面说明本发明的优选实施方案。
图3表明碳纳米角聚集体制造装置结构的一个实施例。图3所示的纳米碳制造装置347包括制造室107，纳米碳回收室119，输送管141，激光源111，和透镜123。激光源111通过激光窗113向制造室107发出激光103。透镜123聚焦激光103。纳米碳制造装置347还包括惰性气体供应单元127，流量计129，真空泵143，和压力计145。
石墨杆101用作固体碳单体物质，并制成用激光103照射的靶。石墨杆101固定到旋转机构115上，并可以绕中心轴旋转。石墨杆101的位置也可以移动。用从激光源111来的激光103照射石墨杆101的侧面。此时，纳米碳回收室119朝着产生烟羽109的方向设置，烟羽通过输送管141。因此，生成的碳纳米角聚集体117被纳米碳回收室119回收。
发射的激光103使得照射角保持恒定。这种状态可以参考图4。图4表明以45度照射角，用激光103照射石墨杆101的圆柱表面。如图4所示，激光103以垂直于石墨杆101长轴(中心轴)的方向入射到圆柱表面。照射位置的照射角是45度。
石墨杆101以预定速度绕中心轴旋转，同时激光103的照射角保持恒定，这样可以用恒定功率密度的激光103连续照射石墨杆101的侧面。此外，通过使石墨杆101沿长度方向滑动，可以沿长度方向用恒定功率密度的激光103连续照射石墨杆101。
在这种情况下，优选的是照射角为30度到60度，包括两个端值。如上所述，照射角指激光103的照射位置处，在石墨靶表面的法线和激光103间形成的角。在使用圆柱石墨靶作为石墨杆101的情况下，在垂直于石墨杆101长度方向的截面中，照射角是指在连接照射位置和圆心的线段和水平面之间所成的角。
通过将照射角设置成不小于30度，可以防止照射用的激光103的反射，即可以防止光回馈。可以防止产生的烟羽109通过激光窗113直接撞击透镜123。因此，可以有效地保护透镜123，并且也可以有效地防止碳纳米角聚集体117与激光窗113粘附。因此，可以稳定照射石墨杆101的激光103的功率密度，从而以高收率稳定地制造碳纳米角聚集体117。
以不超过60度角度的激光103照射石墨杆101可以防止产生无定形碳，从而提高产物中碳纳米角聚集体117的比例，即提高碳纳米角聚集体117的收率。特别优选的是照射角设置为45度±5度。用约45度的角照射可以进一步提高产物中碳纳米角聚集体117的比例。
纳米碳制造装置347具有用激光103照射石墨杆101侧面的结构。因此，在透镜123位置固定时，通过控制石墨杆101的高度可以改变对侧面的照射角。当改变激光103的照射角时，在石墨杆101表面中的激光103的照射面积被改变，从而改变了功率密度并可以进行稳定的控制。
具体而言，例如，在固定透镜123位置的情况下，照射角设置为30度，这样可以增大功率密度。照射角设置为60度，这样可以将功率密度控制到较低。
参照图3，旋转机构115固定石墨杆101，使石墨杆101绕中心轴旋转。例如，可以旋转石墨杆101，使激光103在石墨杆101表面的照射点与激光103的照射方向分开。具体而言，在图3中，石墨杆101可以绕中心轴顺时针旋转。因此，可以更可靠地抑制光回馈的发生。
当用激光103稳定地照射新表面时，可以稳定地回收碳纳米角聚集体117。通过使石墨杆101与旋转机构115固定，可以使石墨杆101绕中心轴旋转。石墨杆101可以沿中心轴方向或垂直方向(即图3的垂直方向)移动。
在纳米碳制造装置347中，当石墨杆101绕中心轴顺时针旋转时，其可以平移，从而通过控制旋转移动和平移移动的条件，可以用激光103照射石墨杆101同时改变照射位置。因此，如后所述，可以容易地控制用激光103照射石墨杆101的条件。因此，可以得到大规模生产具有所需性质的碳纳米角聚集体117的装置。
输送管141用于连通制造室107和纳米碳回收室119。用从激光源111来的激光103照射石墨杆101的侧面。此时，纳米碳回收室119通过输送管141朝着产生烟羽109的方向设置。因此，生成的碳纳米角聚集体117被纳米碳回收室119回收。
由于烟羽109产生于垂直于石墨杆101切线的方向，即在激光103照射位置的法线方向，所以在将输送管141按此方向设置时，可以有效地使碳蒸汽进入纳米碳回收室119，从而回收碳纳米角聚集体117的粉末。例如，当照射角设置为45度，输送管141可以设置为与法线成45度的方向。
纳米碳制造装置347被设计成可以用激光103照射石墨杆101的侧面，同时石墨杆101在圆周方向旋转。以激光103方向与产生烟羽109的方向不重合的位置关系用激光103照射石墨杆101。因此，可以在不影响激光103光路的位置，有效地回收碳纳米角聚集体117。
在纳米碳制造装置347中，预先可以预测在石墨杆101侧面中产生的烟羽109的角度，这样可以精确地控制输送管141的位置和角度。因此，可以在后述条件下有效地制造和稳定地回收碳纳米角聚集体117。
图1表明制造碳纳米角聚集体117的装置的另一种结构实施例。图1所示的制造装置其基本结构与图3装置相同。然而，不同之处在于石墨杆101和激光103间的位置关系以及输送管141安置的方向。在图1所示的装置中，用激光103照射略低于石墨杆101侧面顶部的位置，烟羽109在照射表面的法线方向产生。在图1所示的装置中，纳米碳回收室119在烟羽109产生方向的正上方附近。因此，在纳米碳回收室119回收产生的碳纳米角聚集体117。尽管图1中没有显示，但是在该装置中也可以包括惰性气体供应单元127，流量计129，真空泵143，和压力计145。
接下来，具体说明用图1或图3所示的制造装置制造碳纳米角聚集体117的方法。
在实施方案的制造方法中，用脉冲激光103照射石墨杆101的表面，以从石墨杆101蒸发碳蒸汽，并回收碳蒸汽得到碳纳米角。此时，得到的碳纳米角作为碳纳米角聚集体117。在用脉冲光照射石墨杆101的表面时，脉冲光的照射位置以基本上恒定的速度移动，脉冲光的功率密度设置为5kW/cm2至25kW/cm2，包括两个端值，脉冲光的脉冲宽度设置为0.5秒至1.25秒，包括两个端值。
在用图1或图3的制造装置制造碳纳米角聚集体117的过程中，高纯度石墨(例如，棒状烧结的碳或压缩成形的碳等)可以用作石墨杆101。
高功率CO2气体激光等用作激光103。在使用稀有气体如Ar和He的惰性气体气氛中，用激光103照射石墨杆101，压力例如是103Pa至105Pa，包括两个端值。优选的是，在制造室107预先被抽真空，例如压力不超过10-2Pa后，再产生惰性气体气氛。
优选的是，控制石墨杆101侧面的激光103的输出、光斑直径和照射角，使激光103的功率密度基本上保持恒定在5kW/cm2至25kW/cm2的范围内，包括两个端值。
例如，激光103的输出设置为1kW～50kW，包括两个端值。激光103的脉冲宽度设置为不小于0.5秒，优选不小于0.75秒。因此，可以充分保证照射石墨杆101表面的激光103的累积能量，这样可以充分地制造碳纳米角聚集体117。激光103的脉冲宽度设置为不超过1.5秒，优选不超过1.25秒。因此，可以抑制由于石墨杆101的表面过热而使表面的能量密度波动，从而抑制碳纳米角聚集体的收率降低。此外，优选的是激光103的脉冲宽度设置为0.75秒至1秒，包括两个端值。因此，可以提高碳纳米角聚集体117的生产率和收率。
照射激光的暂停宽度例如设置为不小于0.1秒，优选不小于0.25秒。因此，可以更可靠地防止石墨杆101的表面过热。
优选的是设置暂停宽度，使得脉冲光照射条件满足下式(1)：
0.5≤(脉冲宽度)/(脉冲宽度+暂停宽度)≤0.8(1)
在上式(1)中，使0.5≤(脉冲宽度)/(脉冲宽度+暂停宽度)可以有效地制造碳纳米角聚集体117。此外，使(脉冲宽度+暂停宽度)≤0.8可以提高碳纳米角聚集体117的收率。
在石墨杆101的表面中，激光103的优选照射角按如上所述，移动照射位置，同时使脉冲光的照射角基本上保持恒定。在用激光103照射石墨杆101的侧面的过程中，光斑直径设置为0.5mm至5mm，包括两个端值。
光斑位置(激光103在石墨杆101的表面的照射位置)可以以0.01mm/sec至55mm/sec的速度(线速度)移动，包括两个端值。当线速度增大时，从石墨杆101的表面产生的碳蒸发被限制到表面的浅区域，同时在脉冲对石墨杆101表面的一次照射中，用激光103照射的长度更长。相反，当线速度减小时，蒸发能达到石墨杆101的表面的深区域，同时在脉冲对石墨杆101表面的一次照射中，用激光103照射的长度更短。
可以推测出，每单位时间的烟灰状物质的产量，即烟灰状物质的生产率和在生成的烟灰状物质中碳纳米角聚集体117的收率，取决于在一次脉冲光照射中照射位置的移动距离和碳蒸发的深度。当碳蒸发极深时，生成除碳纳米角聚集体117外的其他物质，从而降低了收率。当碳蒸发极浅时，不能充分地制造碳纳米角聚集体117。在上述条件中设置的线速度可以有效地高收率制造碳纳米角聚集体117。
更具体而言，石墨杆101的移动速度可以设置到不小于5mm/sec，例如，优选不小于10mm/sec，这样可以有效地制造碳纳米角聚集体117。石墨杆101的移动速度也可以设置到，例如，不超过32mm/sec，这样可以有效地用激光103照射石墨杆101的表面。
在本实施方案中，用脉冲光照射石墨杆101的侧面，同时作为圆柱石墨靶的石墨杆101绕中心轴旋转。由于用激光103照射石墨杆101的表面的同时移动激光103的照射位置，因此可以防止照射位置的表面粗糙化，这样可以抑制照射石墨杆101表面的激光103的功率密度的波动。因此，可以稳定地制造具有所需性质的碳纳米角聚集体117。
具体而言，例如，在用激光103照射直径为100mm的石墨杆101的表面时，旋转机构115以恒定速度在圆周方向旋转直径为100mm的石墨杆101，转数设置为0.01rpm至10rpm，包括两个端值，这样可以得到上述线速度。此时，优选的是转数为2rpm至6rpm，包括两个端值。因此，可以进一步提高碳纳米角聚集体117的收率。尽管没有特别限制石墨杆101的旋转方向，但优选的是，石墨杆101沿石墨杆101远离激光103的方向旋转。因此，可以更有效地回收碳纳米角聚集体117。
在用激光103照射时，可以移动照射位置，使得脉冲光的照射位置不会在石墨杆101的表面上重合。具体而言，例如，通过控制石墨杆101的旋转速度和根据激光103的光斑直径控制脉冲光的暂停宽度，接下来脉冲光不对脉冲光照射中已经用激光照射的区域进行照射。因此，在石墨杆101表面的照射位置可更可靠地抑制功率密度的波动，这样可以稳定高收率地制造具有所需性质的碳纳米角聚集体117。
例如，用激光103照射石墨杆101的条件具体设置如下：
在石墨杆101侧面的激光103的功率密度：22kW/cm2
激光103的脉冲宽度：1sec
激光的暂停宽度：0.25sec
石墨杆101的线速度：10mm/sec
因此，可以有效高收率地制造碳纳米角聚集体117。当用激光103照射直径为100mm的石墨杆101的表面时，石墨杆101绕中心轴的转数设置为2rpm，这可以将石墨杆101的线速度设置为约10.5mm/sec。
用图1或图3的装置制造的烟灰状物质主要含有碳纳米角聚集体117，并被回收成例如含有90wt％或更大碳纳米角聚集体117的物质。
如上所述，基于实施方案说明了本发明。本领域所属技术人员可以理解，这些实施方案仅是示例性的，可以做出各种变化，这些变化也在本发明的范围内。
例如，图1或图3的装置可具有如下结构，其中纳米碳回收室119回收用激光103照射得到的烟灰状物质，也可以通过沉积在适合的基板上或用集尘袋回收微粒子的方法来回收。此外，惰性气体也可以在反应室中流通，从而通过惰性气体流回收烟灰状物质。
在图1或图3所示的纳米碳制造装置中，还可以包括控制旋转机构115或激光源111操作的控制器，从而使照射石墨杆101表面的激光103的功率密度基本上保持恒定。因此，可以更可靠地控制照射石墨杆101表面的激光103的功率密度，这样可以高收率地制造具有稳定性质的纳米碳。
此时，控制器可以使石墨杆101和激光源111之一相对于另一个移动，从而移动激光103在石墨杆101表面的照射位置。例如，控制器可以具有移动单元控制器，并且移动单元控制器控制激光源111的照射角，激光源可以发出激光103到石墨杆101的表面。此外，控制器可以具有激光控制器，激光控制器发出激光103，同时改变激光103的出射光强度。因此，可以更精确地调节照射石墨杆101表面的激光103的功率密度。
在构成碳纳米角聚集体117的碳纳米角中，根据使用激光103等的条件，可以按各种方式控制形状，直径大小，长度，尖端部分的形状，碳分子间的距离，碳纳米角间的距离等。
在上述说明中，石墨杆101用作石墨靶的实例。然而，石墨靶的形状不限于圆柱形。例如，石墨靶可以是薄片形、棒状等。
下面根据实施例进一步说明本发明。然而，本发明不限于下面的实施例。
(实施例)
在此实施方案中，用激光烧蚀法制造碳纳米角聚集体。直径为100mm的杆状烧结碳用作固体碳物质(石墨靶)。将石墨靶放在真空室中。将真空室抽空至10-2Pa后，充入Ar气，使得气压为760Torr(1.01325×105Pa)。然后，用高输出CO2激光在室温下照射固体碳物质30min。激光输出设置为3kW，固体碳物质表面中的功率密度设置为22kW/cm2。脉冲宽度和暂停宽度设置为表1的条件。在固体碳物质以6rpm旋转时，进行激光照射，照射角设置为45度。此时，照射位置的移动速度为31.4mm/sec。
表1表明在每一个种照射条件下碳纳米角聚集体的生产率和收率。在表1和以后的表中，“生产率”指单位时间内制造的烟灰状物质的量，“收率”指在烟灰状物质中碳纳米角的比例。得到的碳纳米角是碳纳米角聚集体形式。
从表1可以看出，在实施方案中暂停宽度不小于0.25ms的条件下，发现将脉冲宽度设置为不小于0.75秒，可以提高碳纳米角聚集体的生产率和收率。还发现将(脉冲宽度)/(脉冲宽度+暂停宽度)设置为不小于0.5，可以提高碳纳米角聚集体的生产率和收率，并且设置为不小于0.7时可以进一步提高生产率和收率。
接下来，当将暂停宽度设置为10秒并保持恒定时，通过改变脉冲宽度来研究碳纳米角聚集体的产量。固体碳物质表面的功率密度设置为15kW/cm2。其他条件与上述条件类似。图2表明了这种结果。在此研究中，由于暂停宽度设置为10秒，可以确保消除以前脉冲光照射的历史影响，并且确保充分的时间。因此，可以认为，图2的结果表明了适于制造碳纳米角聚集体的脉冲宽度。从图2可以看出，当脉冲宽度设置为1秒时，碳纳米角聚集体的产量最大。
此外，脉冲宽度设置为1秒，暂停宽度设置为1秒，固体碳物质表面的功率密度设置为22kW/cm2。此时，研究靶的转数和产量及收率间的关系。转数从1rpm变到10rpm，包括两个端值。其他条件与上述条件相同。表2表明了这种结果。当转数从2rpm变到6rpm时，包括两个端值，碳纳米角聚集体的收率高达90％，可以证实碳纳米角聚集体被选择性地生成。当在上述范围内的转数中比较烟灰状物质产量时，发现在2rpm时产量最大。
接下来，照射用激光的脉冲宽度设置为1秒，暂停宽度设置为0.25秒。此时，进一步研究靶的转数和产量及收率间的关系。转数从1rpm变到6rpm，包括两个端值。在这种情况下，通过改变激光的功率密度也研究了功率密度对烟灰状物质生产率和碳纳米角聚集体收率的影响。其他条件与上述条件相同。
结果列于表3和表4中。表3表明当激光的功率密度设置为15kW/cm2时的结果。表4表明当激光的功率密度设置为22kW/cm2时的结果。在这两种结果中，与表2的结果相同，当转数从2rpm变到6rpm时，包括两个端值，碳纳米角聚集体的收率高达90％，当转数为2rpm时，产量最大。从表3和表4可以看出，当激光的功率密度设置为22kW/cm2时，烟灰状物质的生产率较高。尽管结果没有显示，但是当激光的功率密度设置为超过22kW/cm2时，可以认为烟灰状物质的生产率会下降。
从上述结果可以得出下面的结论。即，通过按实施例的条件设置激光的功率密度可以确保碳纳米角聚集体的生产。此时，碳纳米角聚集体的生产率和收率主要取决于脉冲宽度。在暂停宽度不小于0.25秒的条件下，通过将脉冲宽度设置为0.75秒至1秒，包括两个端值，尤其可以提高生产率。
石墨靶的线速度设置为10mm/sec至32mm/sec，包括两个端值，更具体而言，直径为100mm的石墨杆的转数设置为2rpm至6rpm，包括两个端值，可以进一步提高碳纳米角聚集体的生产率。通过调整使脉冲宽度和暂停宽度满足上述式(1)，可以进一步提高碳纳米角聚集体的生产率。此外，用脉冲光照射石墨杆，同时旋转并移动，使得脉冲光的照射位置不会在石墨杆表面上重合，这样可以提高碳纳米角聚集体的收率。
此外，当直径为100mm的石墨杆用作石墨靶时，激光的脉冲宽度设置为1秒，暂停宽度设置为0.25秒，石墨杆的转数设置为2rpm，石墨杆表面的激光的功率密度设置为22kW/cm2。因此，可以进一步提高碳纳米角聚集体的收率和生产率。
表1
| 脉冲宽度(秒) | 暂停宽度(秒) | (脉冲宽度)/(脉冲宽度+暂停宽度) | 收率(％) | 生产率(g/h) |
| 1 | 1 | 0.50 | 80 | 43.2 |
| 1 | 0.75 | 0.57 | 80 | 51.0 |
| 1 | 0.5 | 0.67 | 80 | 44.8 |
| 1 | 0.25 | 0.80 | 80 | 54.4 |
| 0.75 | 0.25 | 0.75 | 80 | 62.2 |
| 0.5 | 0.5 | 0.50 | 50 | 40.6 |
| 0.25 | 0.75 | 0.25 | 38.8 | 26.0 |
表2
| 脉冲宽度(秒) | 暂停宽度(秒) | 转数(rpm) | 收率(％) | 产量(g) |
| 1 | 1 | 10 | 80 | 3.7 |
| 1 | 1 | 6 | 90 | 9.1 |
| 1 | 1 | 4 | 90 | 11.5 |
| 1 | 1 | 2 | 90 | 15.9 |
| 1 | 1 | 1 | 80 | 22.5 |
能量密度：～15kW/cm2、Ar：30L/min、760torr
表3
| 脉冲宽度(秒) | 暂停宽度(秒) | 转数(rpm) | 烟灰产量(g/h) | 碳纳米角收率(％) |
| 1 | 0.25 | 1 | 71.4 | 80 |
| 1 | 0.25 | 1.5 | 72.9 | 80 |
| 1 | 0.25 | 2 | 96.8 | 90 |
| 1 | 0.25 | 3 | 93.9 | 90 |
| 1 | 0.25 | 4 | 92.4 | 90 |
| 1 | 0.25 | 6 | 86.7 | 90 |
能量密度：～15kW/cm2、Ar：30L/min、760torr
表4
| 脉冲宽度(秒) | 暂停宽度(秒) | 转数(rpm) | 烟灰产量(g/h) | 碳纳米角收率(％) |
| 1 | 0.25 | 1 | 79.8 | 80 |
| 1 | 0.25 | 1.5 | 99.3 | 80 |
| 1 | 0.25 | 2 | 106.6 | 90 |
| 1 | 0.25 | 3 | 99.3 | 90 |
| 1 | 0.25 | 4 | 98.7 | 90 |
| 1 | 0.25 | 6 | 93.3 | 90 |
能量密度：～22kW/cm2、Ar：30L/min、760torr
Claims (6)
1.一种制造碳纳米角聚集体的方法，包括：
用脉冲光照射石墨靶表面，以从所述石墨靶蒸发碳蒸汽，并回收所述碳蒸汽以得到碳纳米角，
其中当用所述脉冲光照射所述石墨靶表面时，所述脉冲光的照射位置以基本上恒定的速度移动，
所述脉冲光的功率密度设置为大于等于5kW/cm2并小于等于25kW/cm2，
所述脉冲光的脉冲持续时间设置为大于等于0.5秒并小于等于1.25秒，及
所述脉冲光的暂停持续时间设置为不小于0.25秒。
2.一种制造碳纳米角聚集体的方法，包括：
用脉冲光照射石墨靶表面，以从所述石墨靶蒸发碳蒸汽，并回收所述碳蒸汽以得到碳纳米角，
其中当用所述脉冲光照射所述石墨靶表面时，所述脉冲光的照射位置以基本上恒定的速度移动，
所述脉冲光的功率密度设置为大于等于5kW/cm2并小于等于25kW/cm2，及
所述脉冲光的脉冲持续时间设置为大于等于0.5秒并小于等于1.25秒，
其中用所述脉冲光照射的条件满足下式(1)：
0.5≤(脉冲持续时间)/(脉冲持续时间+暂停持续时间)≤0.8(1)。
3.如权利要求1～2中任一项所述的制造碳纳米角聚集体的方法，
其中所述脉冲光的照射位置以大于等于0.01mm/sec并小于等于55mm/sec的速度移动。
4.如权利要求1～3中任一项所述的制造碳纳米角聚集体的方法，
其中用所述脉冲光照射圆柱石墨靶的侧面，同时所述石墨靶绕中心轴旋转。
5.如权利要求1～4中任一项所述的制造碳纳米角聚集体的方法，
其中移动所述照射位置，同时所述脉冲光的照射角基本上保持恒定。
6.如权利要求1～5中任一项所述的制造碳纳米角聚集体的方法，
其中移动所述照射位置使得所述脉冲光的照射位置不会在所述石墨靶表面上重合。
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