CN103359703A - 用于制造碳纳米线的方法 - Google Patents

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CN103359703A CN2013100990581A CN201310099058A CN103359703A CN 103359703 A CN103359703 A CN 103359703A CN 2013100990581 A CN2013100990581 A CN 2013100990581A CN 201310099058 A CN201310099058 A CN 201310099058A CN 103359703 A CN103359703 A CN 103359703A
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T.富克斯
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    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009—Forming specific nanostructures
    • B82B3/0023—Forming specific nanostructures comprising flexible or deformable elements
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Abstract

本发明涉及用于制造碳纳米线的方法，所述方法通过在两个电极之间淀积灰粒来进行，在这两个电极之间施加具有局部场线超高的场。

Description

用于制造碳纳米线的方法
技术领域
本发明涉及碳纳米线的制造。
背景技术
迄今的制造方法（例如液相淀积）具有如下缺点：仅仅困难地或者常常完全不可能有针对性地制造具有确定的接触部（Kontaktierung）的纳米线。但是，为了在电器件中使用这样的纳米线，这是前提。
发明内容
因此本发明的任务是，提供一种用于制造碳纳米线的可替换的制造方法。这通过按照本发明的权利要求1所述的方法来解决。依此，建议了一种用于制造碳纳米线的方法，该方法包括如下步骤：
a) 提供两个电极并且在这些电极之间施加电场，使得阴极地并且阳极地形成场线超高（Feldlinienueberhoehung），
b) 使灰粒（Russpartikeln）和/或碳纳米线与电场接触，使得在电极之间发生灰粒和/或碳纳米线的被限定的沉积。
令人惊讶地已证实：这样可以以简单的方式制造碳纳米线。尤其是已经被证实的是，根据本发明的方法经常具有下面的优点中的一个或多个：
- 通过根据本发明的方法能够实现：在两个电极之间有针对性地制造碳纳米线并且这样能够规划和实现复杂的电子组件。
- 该方法可以以简单的方式被使用并且不要求花费高的组件。
- 该方法原则上允许对金属纳米线和半导体纳米线进行分类，因为不同于与电场的相互作用。因此，能有针对性地在电极之间制造或者金属纳米线或者半导体纳米线。
在本发明的意义上的术语“场线超高”尤其是被理解为，涉及电场的在空间上不均匀的分布，使得充分利用用于沉积纳米线的介电泳（Dielektrophore）效应。除了在时间上恒定的场分布以外，尤其是也可以充分利用电场的时间变化，以便使纳米线对齐或对纳米线进行分类。为此，在电极之间施加交流电压。交流电压的一个频率或多个频率（在多个频率叠加的情况下）在时间上可以是恒定的，但是或者也可以在时间上变化。
在本发明的意义上的术语“灰粒”尤其是被理解为直径大于或者等于1nm并且小于或者等于200nm、优选地大于或等于10nm并且小于或者等于100nm的含碳颗粒。
在本发明的意义上的术语“使接触”尤其是被理解为：灰粒在流体中悬浮地被引导穿过场或通过扩散而迁移穿过场，使得这些灰粒借助该场被淀积在电极上。
按照本发明的优选的实施方式，灰粒在流体中是悬浮的。这可以是液体或者气体。
对于流体（主要地）是液体的情况，有利的是，设置灰粒或碳纳米线的悬浮，使得灰粒或碳纳米线遭受在电极之间的电场。优选的液体是H2O、乙醇、异丙醇或者这些液体的混合物并且必要时添加十二烷基硫酸钠。
对于流体（主要地）是气体的情况，有利的并且就此而言是本发明的优选扩展方案的是，灰粒或碳纳米线在气体载体中悬浮地被引导穿过在电极之间的电场。优选的速度大于或等于0.1m/s至小于或者等于10m/s。优选的气体载体是空气、氧气、氮气、氩气、氦气、氖气或者这些气体的混合物。
按照本发明的优选扩展方式，灰粒在流体中的浓度为大于或等于1mg/m3至小于或者等于50 mg/cm3 ，优选地大于或等于10mg/cm3 至小于或等于30mg/cm3。
按照本发明的优选扩展方式，在电极之间的场线超高被引起来使得这些电极构成具有为5°或者更大的角度的尖部。造成这样的场线超高已被证实为简单的并且有利的途径。
按照本发明的优选扩展方式，在这两个电极之间的最短距离为大于或等于1μm至小于或等于100μm。在较大距离的情况下，经常已被证实为有问题的是，以合适的质量制造碳纳米线，在较小的距离的情况下，局部的场密度经常变得过高。
按照本发明的优选扩展方式，本方法的至少步骤b）在电压大于或等于0.5*xV至小于或等于1*xV的情况下被执行，其中x是以μm为单位的在两个电极之间的最短距离。在（例如）为60μm的距离的情况下，电压因此为大于或等于30V至大于或等于60V。这些电压已被证实为合乎目的的，以便一方面能实现良好的淀积，而另一方面使得场不会变得过强。
优选地，该方法的至少步骤b）在电压大于或等于0.6*xV至小于或等于0.8*xV的情况下被执行，其中x是以μm为单位的在两个电极之间的最短距离。
前述的以及所要求保护的并且在实施例中被描述的要按照本发明来使用的组件在其大小、形状构造、材料选择和技术方案上没有遭受特别的例外条件，使得在本应用领域中公知的选择标准可以无限制地被应用。
附图说明
本发明的主题的其他细节、特征和优点由从属权利要求以及由随后的对附图以及根据本发明的方法的实施例的描述得到。在此：
图1示出了按照本发明的第一实施方式的根据本发明的方法的电极装置的俯视图；
图2示出了按照图1的电极装置的侧视图；
图3以俯视图示出了具有所勾画出的场线的按照图1的电极装置在本方法的步骤b）之前的细节视图；以及
图4以侧视图示出了图3中的同一电极装置在步骤b）期间的细节视图。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的第一实施方式的根据本发明的方法的电极装置1的俯视图。在此，看到多个电极10或20，在这些电极之间构成碳纳米线。在此，这些电极被成形为使得这些电极分别在电极之间的最短距离存在的地方以具有为大致75°的角度的尖部（如在图1中所勾画的那样）的形式被成形。图2示出了图1的电极装置的侧视图。
在图3中能看到场线超高（该场线超高由电极的尖部形状得到，类似于在经典的斯特恩－盖拉赫（Stern-Gerlach）实验中根据量子物理学得到的那样）。如果现在灰粒被引导穿过该场（如在图4中借助箭头所描绘的那样，这些箭头应该勾画灰粒在其中是悬浮的气体载体的流动），则现在进行灰粒（通过数字15来标记）的淀积并且在电极10、20之间形成定向的纳米线。
已经提到的实施方案的组成部分和特征的各个单个组合是示例性的；这些教导与连同所引用的文献被包含在该文献中的其他教导的更换和替换同样明确地被考虑。本领域技术人员认识到：同样可以出现这里所描述的变型、修改和其他实施方案，而不偏离本发明的发明思想和范围。相对应地，上述描述是示例性的并且不应被视为限制性的。在权利要求中所使用的词“包括”不排除其他组成部分或步骤。不定冠词“一个”不排除复数的含义。在相互不同的权利要求中的确定的量（Masse）被陈述这一单纯事实并不说明，这些量的组合不能被有利地使用。本发明的范围在下面的权利要求书和与此相关的等价物中被限定。

Claims (9)

1.一种用于制造碳纳米线的方法，其包括如下步骤：
a）提供两个电极并且在这些电极之间施加电场，使得阴极地并且阳极地形成场线超高；并且
b）使灰粒与电场接触，使得发生灰粒的沉积。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，灰粒在流体中是悬浮的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，灰粒在流体中的浓度为大于或等于1mg/cm3至小于或者等于50 mg/cm3。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，流体主要地是液体并且设置灰粒和/或碳纳米线的悬浮，使得所述灰粒和/或碳纳米线遭受在电极之间的电场。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，流体主要地是气体并且灰粒在气体载体中悬浮地被引导穿过在电极之间的电场。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中，在电极之间的场线超高被引起来使得所述电极构成具有为5°或者更大的角度的尖部。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其中，在两个电极之间的最短距离为大于或等于1μm至小于或等于100μm。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其中，该方法的至少步骤b）在电压大于或等于0.5*xV至小于或等于1*xV的情况下被执行，其中x是以μm为单位的在两个电极之间的最短距离。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其中，该方法的至少步骤b）在电压大于或等于0.6*xV至小于或等于0.8*xV的情况下被执行，其中x是以μm为单位的在两个电极之间的最短距离。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003011755A1 (en) * 2001-07-27 2003-02-13 University Of Surrey Production of carbon nanotubes
CN1840465A (zh) * 2005-03-30 2006-10-04 清华大学 一维纳米材料器件制造方法
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