CN102134066B - 碳纳米管装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种碳纳米管装置，其包括一可挠性基板及位于该可挠性基板表面的碳纳米管，该可挠性基板表面具有若干凹槽，该碳纳米管生长在该若干凹槽内以在该可挠性基板的表面形成具有预定图案的碳纳米管层。与现有技术相比，本发明提供的该碳纳米管装置及其制造方法通过将生长在刚性基板上的碳纳米管转移到可挠性基板上，大大拓宽了碳纳米管的应用范围。本发明还涉及该碳纳米管装置的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管装置及其制造方法。
背景技术
碳纳米管是日本科学家于1991年发现的一种碳的纤维状具有中空结构的一维纳米新材料。理论和实验研究已证实了碳纳米管状结构材料有许多优秀和奇特的性能，如碳纳米管的机械性能是自然界中所发现的材料中最高的，它的密度是钢的1/6倍，强度是钢的100倍，而且碳纳米管不仅有很高的抗拉强度，还有很高的抗冲击韧性，这是一般材料不能比拟的。碳纳米管的许多优秀性能都表现在轴线方向，如何使碳纳米管定向排列，充分利用碳纳米管一维优秀性能一直是科研人员关注的重大研究课题之一。
目前制造定向排列的碳纳米管膜主要有两种方法：一种是在石英基板，硅基板和耐高温金属材料等刚性基板上直接沉积出具有定向排列的碳纳米管阵列，这种方法制造的薄膜虽然具有刚性和耐高温衬底，但恰恰是这一点严重限制了阵列式碳纳米管的应用范围；另一种是将碳纳米管与聚合物复合成复合薄膜，这种复合薄膜中的碳纳米管位向随机分布，采用切片方式，可以使一部分碳纳米管从膜中露出，使一部分碳纳米管在膜中同位向分布，然而在这种复合薄膜中，由于碳纳米管的位向是随机分布，同时在复合材料混制过程中，碳纳米管分散不均匀，将会使同位相分布的碳纳米管密度变小，而大大地影响碳纳米管膜的使用性能。
发明内容
有鉴于此，提供一种具有可挠性基板的碳纳米管装置及其制造方法实为必要。
一种碳纳米管装置的制造方法，其包括如下步骤：提供一刚性基板，采用化学气相沉积的方式在该刚性基板的表面生长碳纳米管，并使该碳纳米管在该刚性基板表面形成一预定图案，其中，该碳纳米管是超顺排列的碳纳米管阵列；提供一可挠性基板，在该可挠性基板的表面形成若干凹槽，该若干凹槽所构成的形状与该刚性基板上碳纳米管所形成的预定图案相对应；于该若干凹槽中填充光固化粘合剂；将该刚性基板与该可挠性基板贴合，以使该碳纳米管与该光固化粘合剂充分接触；固化填充于该若干凹槽内的光固化粘合剂以将该碳纳米管固定于该若干凹槽内；去除该刚性基板。
一种碳纳米管装置，其通过上述碳纳米管装置的制造方法制备得到，其包括一可挠性基板及位于该可挠性基板表面的碳纳米管，该可挠性基板表面具有若干凹槽，该碳纳米管生长在该若干凹槽内以在该可挠性基板的表面形成具有预定图案的碳纳米管层，其中，该碳纳米管是超顺排列的碳纳米管阵列。
与现有技术相比，本发明提供的该碳纳米管装置及其制造方法通过将生长在刚性基板上的碳纳米管转移到可挠性基板上，大大拓宽了碳纳米管的应用范围，并且本发明所提供的该碳纳米管装置能够根据实际需要来设定碳纳米管的排布方式，以此来适应各种不同的工业需求。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的该碳纳米管装置的结构示意图。
图2是图1所示的该碳纳米管装置的制造流程示意图。
元件符号说明
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。
请参见图1，本发明实施例所提供的碳纳米管装置10，其包括一可挠性基板11及位于该可挠性基板11表面的碳纳米管12。
该可挠性基板11的一个表面开设有若干呈预定图案排布的若干凹槽13，该碳纳米管12位于该若干凹槽13内。
在本实施例中，该若干凹槽13呈距阵分布于该可挠性基板11的表面，该碳纳米管12位于该若干凹槽13内，从而在该可挠性基板11的表面形成一呈距阵分布的碳纳米管层。
可以理解的，该若干凹槽13还可以根据不同的用途在该可挠性基板11的表面形成不同图案，以使得在该可挠性基板11的表面形成不同图案的碳纳米管层。
如图2所示，本发明实施例所提供的该碳纳米管装置20的制造方法，其包括如下步骤。
(1)提供一刚性基板21，在该刚性基板21表面生长碳纳米管22并控制该碳纳米管22的生长位置以在该刚性基板21的表面形成一具有预定图案的碳纳米管层。
在本实施例中，该刚性基板21是玻璃基板，采用化学气相沉积的方式在该刚性基板21的表面生长碳纳米管22。首先在该刚性基板21的表面沉积催化剂，通过控制该催化剂在该刚性基板21上的沉积位置来控制碳纳米管22的生长位置。
优选的，该碳纳米管22在该刚性基板21的表面呈距阵分布。
优选的，该碳纳米管22是超顺排列的碳纳米管阵列。
可以理解的，该刚性基板21还可以是在石英、硅、蓝宝石等习知的用于生长碳纳米管的基板。
(2)提供一基板30，该基板30的表面具有若干凹槽31，该若干凹槽31所构成的形状与该刚性基板21表面的碳纳米管层的图案相对应。
在本实施例中，基板30的材料为可挠性聚酯材料，例如聚苯二甲酸乙二醇酯等，采用镭射蚀刻的方式在该基板30的表面形成该若干凹槽31。
可以理解的，该基板30还可以是其它的可挠性基板，并且该基板30表面的若干凹槽31的形成方式也不仅限于镭射蚀刻，其还可以通过如化学蚀刻、物理蚀刻或者模塑成型等其它的方式来形成。
(3)提供一光固化粘合剂40，将该光固化粘合剂40分别填充于该若干凹槽31中。
优选的，本实施例所采用的光固化粘合剂为紫外光固化树脂。
(4)将该刚性基板21与该基板30贴合，以使生长在该刚性基板21上的碳纳米管22与填充在基板30的凹槽内的光固化粘合剂40充分接触。
当该刚性基板21与该基板30贴合后，使用紫外光对其进行照射来固化该紫外光固化树脂，通过这种方式来将该碳纳米管22牢牢的固定在该紫外光固化树脂中。
优选的，在该刚性基板21与该基板30中，至少有一个基板是采用透光材料制成的。
可以理解的，在本发明中，填充于该若干凹槽31内的光固化粘合剂不仅限于紫外光固化树脂。
(5)去除该刚性基板21。
在本实施例中，由于该刚性基板21为玻璃基板，故采用氢氟酸(HF)溶液将该玻璃基板蚀刻去除。当然，该玻璃基板还可以在不破坏该碳纳米管22的前提下采用其它的物理或者化学的方式去除。
可以理解的，当该采用其它类型的刚性基板时，去除该基板的方法也随之不同，只要能够在不影响该碳纳米管22的前提下达到去除基板的目的即可。可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化等用于本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。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)
1.一种碳纳米管装置的制造方法，其包括如下步骤：
提供一刚性基板，采用化学气相沉积的方式在该刚性基板的表面生长碳纳米管，并使该碳纳米管在该刚性基板表面形成一预定图案，其中，该碳纳米管是超顺排列的碳纳米管阵列；
提供一可挠性基板，在该可挠性基板的表面形成若干凹槽，该若干凹槽所构成的形状与该刚性基板上碳纳米管所形成的预定图案相对应；
于该若干凹槽中填充光固化粘合剂；
将该刚性基板与该可挠性基板贴合，以使该碳纳米管与该光固化粘合剂充分接触；
固化填充于该若干凹槽内的光固化粘合剂以将该碳纳米管固定于该若干凹槽内；
去除该刚性基板。
2.如权利要求1所述的碳纳米管装置的制造方法，其特征在于：该光固化粘合剂是紫外线固化树脂。
3.如权利要求2所述的碳纳米管装置的制造方法，其特征在于：该刚性基板与该可挠性基板中至少有一个是由透光材料制成。
4.如权利要求3所述的碳纳米管装置的制造方法，其特征在于：采用镭射蚀刻的方式在该可挠性基板表面形成该若干凹槽。
5.如权利要求4所述的碳纳米管装置的制造方法，其特征在于：该可挠性基板的材料是聚苯二甲酸乙二醇酯。
6.如权利要求5所述的碳纳米管装置的制造方法，其特征在于：该刚性基板是玻璃基板。
7.如权利要求6所述的碳纳米管装置的制造方法，其特征在于：采用化学蚀刻或者物理蚀刻的方式去除该刚性基板。
8.一种碳纳米管装置，其通过权利要求1至7任一项的碳纳米管装置的制造方法制备得到，其特征在于：其包括一可挠性基板及位于该可挠性基板表面的碳纳米管，该可挠性基板表面具有若干凹槽，该碳纳米管位于该若干凹槽内以在该可挠性基板的表面形成具有预定图案的碳纳米管层，其中，该碳纳米管是超顺排列的碳纳米管阵列。
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