CN103625043A - 碳纳米管薄膜板的制造方法及碳纳米管薄膜板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳纳米管薄膜板的制造方法及碳纳米管薄膜板。该碳纳米管薄膜板的制造方法包括如下步骤：制备第一碳纳米管薄膜及第二碳纳米管薄膜；及将该第一碳纳米管薄膜及该第二碳纳米管薄膜相邻设置于一基底的第一表面上。通过上述方法可以获得较大尺寸的碳纳米管薄膜板。

Description

碳纳米管薄膜板的制造方法及碳纳米管薄膜板
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管薄膜板的制造方法及通过上述碳纳米管薄膜板的制造方法得到的碳纳米管薄膜板。
背景技术
碳纳米管薄膜由于具有独特导电性能和力学性能，已经被广泛应用于现有触摸屏中。现有的一种碳纳米管薄膜的制造方法中，通常先于一基底上生长碳纳米管阵列，再通过拉伸法选取一部分碳纳米管并沿垂直于碳纳米管延伸方向拉伸该部分碳纳米管来形成一碳纳米管薄膜。然而，由于碳纳米管阵列大小的限制，使得获得的碳纳米管薄膜的尺寸同样受到了限制，特别是获得的碳纳米管薄膜在垂直碳纳米管延伸方向上的宽度受到了较大的限制，也就是说，现有技术的方法难于获得较大尺寸的碳纳米管薄膜。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提出一种较大尺寸的碳纳米管薄膜板的制造方法。
也有必要提供一种上述碳纳米管薄膜板的制造方法得到的碳纳米管薄膜板。
一种碳纳米管薄膜板的制造方法，其包括如下步骤：制备第一碳纳米管薄膜及第二碳纳米管薄膜；及将该第一碳纳米管薄膜及该第二碳纳米管薄膜相邻设置于一基底的第一表面上。
一种碳纳米管薄膜板，其包括第一碳纳米管薄膜、第二碳纳米管薄膜及基底，该基底包括第一表面，该第一碳纳米管薄膜及该第二碳纳米管薄膜相邻设置于一基底的第一表面上。
与现有技术相比较，本发明的碳纳米管薄膜板的制造方法中，分别制备两个碳纳米管薄膜，再将该两个碳纳米管薄膜相邻设置于同该基底的同一表面上，使得该两个碳纳米管薄膜能够共同形成一较大尺寸的碳纳米管薄膜板，有效解决现有技术碳纳米管薄膜的尺寸受限的问题。
附图说明
图1是本发明碳纳米管薄膜板一较佳实施方式的结构示意图。
图2是碳纳米管薄膜的结构示意图。
图3是图1所示的碳纳米管薄膜板第一变更实施方式的示意图。
图4是图1所示的碳纳米管薄膜板第一变更实施方式的示意图。
图5是本发明碳纳米管薄膜板的制造方法的流程图。
图6是以拉膜法制备图5所述的第一碳纳米管薄膜及第二碳纳米管薄膜的流程图。
图7是将第一碳纳米管薄膜及第二碳纳米管薄膜相邻设置于基底上的流程图。
主要元件符号说明
第一碳纳米管薄膜　　11
第二碳纳米管薄膜　　12
基底　　　　　　　　13
第一表面　　　　　　131
碳纳米管　　　　　　140
第一边缘　　　　　　111
第二边缘　　　　　　121
叠合区域　　　　　　112
间隔区域　　　　　　114
碳纳米管薄膜板　　　10
步骤　　　　　　　　S1、S2、S11、S12、S13、S21、S22、S23
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
请参阅图1，图1是本发明碳纳米管薄膜板10一较佳实施方式的结构示意图。该碳纳米管薄膜板10包括第一碳纳米管薄膜11、第二碳纳米管薄膜12及基底13。该基底13为透明基底，其可以为玻璃材料或树脂材料，包括一第一表面131。该第一碳纳米管薄膜11及该第二碳纳米管薄膜12相邻设置在该基底13的第一表面131上。
本实施方式中，该第一碳纳米管薄膜11的碳纳米管的延伸方向与该第二碳纳米管薄膜12的碳纳米管的延伸方向相同。当然，在一种变更实施方式中，该第一碳纳米管薄膜11的碳纳米管的延伸方向与该第二碳纳米管薄膜12的碳纳米管的延伸方向也可以垂直。
该第一碳纳米管薄膜11及该第二碳纳米管薄膜12均为矩形，且该第一碳纳米管薄膜11及该第二碳纳米管薄膜12的尺寸可以相同，至少地，本实施方式中，该第一碳纳米管薄膜11及该第二碳纳米管薄膜12沿其碳纳米管延伸方向上的长度相同。
该第一碳纳米管薄膜11包括一与该第一碳纳米管薄膜11的碳纳米管的延伸方向相同的第一边缘111，该第二碳纳米管薄膜12包括一与该第二碳纳米管薄膜12的碳纳米管的延伸方向相同的第二边缘121，该第一边缘111与该第二边缘121相邻。在图1所示的实施方式中，该第一碳纳米管薄膜11及该第二碳纳米管薄膜12并列且相邻设置于该基底13的第一表面131上，并且该第一边缘111与该第二边缘121刚好对齐并叠合相接，使得该第一碳纳米管薄膜11与该第二碳纳米管薄膜12拼接为一体，即拼接成一较大的碳纳米管薄膜层。
进一步地，该第一碳纳米管薄膜11与该第二碳纳米管薄膜12的结构可以相同，即如图2所示，该第一碳纳米管薄膜11与该第二碳纳米管薄膜12可以分别包括多个碳纳米管140，该多个碳纳米管140基本上均沿同一方向择优取向，且每一碳纳米管140与相邻的碳纳米管140通过范德华力首尾相连。该第一/第二碳纳米管薄膜11、12中的碳纳米管140为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。该单壁碳纳米管的直径为0.5纳米~50纳米，该双壁碳纳米管的直径为1.0纳米~50纳米，该多壁碳纳米管的直径为1.5纳米~50纳米。
请参阅图3，图3是图1所示的碳纳米管薄膜板10第一变更实施方式的示意图，该第一变更实施方式中，第一碳纳米管薄膜11与第二碳纳米管薄膜12相邻且部分交叠，从而该第一碳纳米管薄膜11包括一与该第二碳纳米管薄膜12重叠的叠合区域112。
具体地，该第一碳纳米管薄膜11的邻近该第一边缘111的边缘区域位于该第二碳纳米管薄膜12的邻近该第二边缘121的边缘区域的上方。其中，该第一碳纳米管薄膜11的邻近该第一边缘111的边缘区域即定义该叠合区域112。并且优选地，该叠合区域112为矩形，其宽度小于2毫米，长度与第一、第二碳纳米管薄膜11、12的长度相同。
请参阅图4，图4是图1所示的碳纳米管薄膜板10第二变更实施方式的示意图，该第二变更实施方式中，第一碳纳米管薄膜11与第二碳纳米管薄膜12并列设置于基底13的第一表面131上，且该第一碳纳米管薄膜11与该第二碳纳米管薄膜12之间具有间隔区域。该间隔区域114为矩形，其宽度小于5毫米，长度与第一、第二碳纳米管薄膜11、12的长度相同。
请参阅图5，图5是上述第一、第二及第三实施方式的碳纳米管薄膜板10的制造方法的流程图。该碳纳米管薄膜板10的制造方法主要包括：步骤S1，制备第一碳纳米管薄膜11及第二碳纳米管薄膜12，及步骤S2，将该第一碳纳米管薄膜11及该第二碳纳米管薄膜12相邻设置于一基底13的第一表面131上。
具体地，步骤S1中，制备该第一碳纳米管薄膜11及该第二碳纳米管薄膜12优选采用拉膜法。请参阅图6，以拉膜法制备该第一碳纳米管薄膜11及该第二碳纳米管薄膜12的方法主要包括以下步骤S11、S12及S13。
步骤S11，提供第一碳纳米管阵列及第二碳纳米管阵列。
优选地，该第一碳纳米管阵列及第二碳纳米管阵列均为超顺排碳纳米管阵列；该超顺排碳纳米管阵列的制备方法可采用化学气相沉积法、石墨电极恒流电弧放电沉积法或激光蒸发沉积法。本发明提供的该第一、第二碳纳米管阵列为单壁碳纳米管阵列、双壁碳纳米管阵列及多壁碳纳米管阵列中的一种或多种。该超顺排碳纳米管阵列为多个彼此平行且垂直于基底生长的碳纳米管形成的纯碳纳米管阵列。该生长碳纳米管的基底可循环多次使用，从而降低该第一、第二碳纳米管阵列的制造成本。该第一、第二碳纳米管阵列中的碳纳米管彼此通过范德华力紧密接触形成阵列。该第一、第二碳纳米管阵列与上述基底面积基本相同，且该第一、第二碳纳米管阵列的高度大于100微米。
步骤S12，从该第一碳纳米管阵列中选定部分碳纳米管，并沿垂直于该第一碳纳米管阵列的生长方向的方向拉伸该部分碳纳米管，从而形成连续的第一碳纳米管薄膜11。
步骤S13，从该第二碳纳米管阵列中选定部分碳纳米管，并沿垂直于该第二碳纳米管阵列的生长方向的方向拉伸该部分碳纳米管，从而形成连续的第二碳纳米管薄膜12。
具体地，在上述步骤S12及S13所述的拉伸过程中，在拉力作用下超顺排碳纳米管阵列中选定的部分碳纳米管沿拉伸方向逐渐脱离基底的同时，由于范德华力作用，该超顺排碳纳米管阵列中的其它碳纳米管首尾相连地连续地被拉出，从而形成该第一或第二碳纳米管薄膜11、12。
进一步地，该步骤S1可以进一步包括步骤S14，采用激光处理该第一及第二碳纳米管薄膜11、12，用于提高该第一及第二碳纳米管膜11、12的透明度。
由于碳纳米管薄膜中的碳纳米管之间存在范德华力，碳纳米管薄膜中的某些碳纳米管容易聚集形成碳纳米管束，该碳纳米管束直径较大，影响了碳纳米管薄膜的透光性。为提高该第一及第二碳纳米管薄膜11、12的透光性，以功率密度大于0.1×104瓦特/平方米的激光照射该第一及第二碳纳米管薄膜11、12，除去该第一及第二碳纳米管膜11、12中直径较大，透光性较差的碳纳米管束。采用激光处理该第一及第二碳纳米管薄膜11、12的步骤可以在含氧环境中进行。优选地，激光处理该第一及第二碳纳米管薄膜11、12的步骤在空气环境下进行。具体地，采用激光处理该第一及第二碳纳米管薄膜可以通过：先固定该第一及第二碳纳米管膜11、12，然后移动激光装置照射该该第一及第二碳纳米管薄膜11、12的方法实现；或先固定激光装置，移动该第一及第二碳纳米管薄膜11、12使激光照射该第一及第二碳纳米管薄膜11、12的方法实现。另外，可以理解，该第一碳纳米管薄膜11及该第二碳纳米管薄膜12还可以为直接生长法、碾压法或絮化法等其它方法制得。
请参阅图7，步骤S2中，将该第一碳纳米管薄膜11及该第二碳纳米管薄膜12相邻设置于一基底上可以进一步包括如下步骤S21、S22及S23。
步骤S21，提供一基底13。
步骤S22，将该第一碳纳米管薄膜11粘结于该基底13的第一表面131上。
步骤S23，将该第二碳纳米管薄膜12粘结于该基底13的第一表面131上且与该第一碳纳米管薄膜11相邻设置，从而得到图1、图2或图3所示的具有该第一碳纳米管薄膜11与该第二碳纳米管薄膜12的碳纳米管薄膜板10。
该步骤S22与S23中，该第一及第二碳纳米管薄膜11、12可以利用其本身的粘性粘结于该基底13的第一表面131上，或者为稳固粘合，通过胶体粘结于该基底13的第一表面131上。另外，该第一及第二碳纳米管薄膜11、12也可以通过一热压制程粘结在该基底13的第一表面131上。
与现有技术相比较，本发明碳纳米管薄膜板10的制造方法中，分别制备两个碳纳米管薄膜11及12，再将该两个碳纳米管薄膜11及12相邻设置于该基底13的同一表面131上，使得该两个碳纳米管薄膜11及12能够共同形成一较大尺寸的碳纳米管薄膜板10，有效解决现有技术碳纳米管薄膜的尺寸受限的问题。由此，本发明碳纳米管薄膜板10的制造方法得到的碳纳米管薄膜板10的尺寸较大。
另外，该直接拉伸获得的择优取向排列的第一及第二碳纳米管薄膜11、12比无序的碳纳米管薄膜具有更好的均匀性，即具有更均匀的厚度以及更均匀的导电性能。同时该直接拉伸获得该第一及第二碳纳米管薄膜11、12的方法简单快速，适宜进行工业化应用。

Claims (25)

1.一种碳纳米管薄膜板的制造方法，其包括如下步骤：
制备第一碳纳米管薄膜及第二碳纳米管薄膜；及
将该第一碳纳米管薄膜及该第二碳纳米管薄膜相邻设置于一基底的第一表面上。
2.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，制备第一碳纳米管薄膜及第二碳纳米管薄膜的步骤包括：
提供第一碳纳米管阵列及第二碳纳米管阵列；
从该第一碳纳米管阵列中选定部分碳纳米管，并沿垂直于该第一碳纳米管阵列的生长方向的方向拉伸该部分碳纳米管，从而形成连续的第一碳纳米管薄膜；及
从该第二碳纳米管阵列中选定部分碳纳米管，并沿垂直于该第二碳纳米管阵列的生长方向的方向拉伸该部分碳纳米管，从而形成连续的第二碳纳米管薄膜。
3.如权利要求1或2所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，将该第一碳纳米管薄膜及该第二碳纳米管薄膜并列且相邻设置于一基底上的步骤包括：
将该第一碳纳米管薄膜粘结于该基底的第一表面上；及
将该第二碳纳米管薄膜粘结于该基底的第一表面上且与该第一碳纳米管薄膜相邻设置。
4.如权利要求2所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，从该第一碳纳米管阵列中选定部分碳纳米管的步骤包括：采用第一胶带接触碳纳米管阵列以选定该部分碳纳米管。
5.如权利要求2所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，从该第二碳纳米管阵列中选定部分碳纳米管的步骤包括：采用第二胶带接触碳纳米管阵列以选定该部分碳纳米管。
6.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，该碳纳米管薄膜板的制造方法还进一步包括如下步骤：采用激光处理该第一及第二碳纳米管薄膜以提高碳纳米管膜的透明度。
7.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜的边缘与该第二碳纳米管薄膜的边缘相邻并接合以使该第一碳纳米管薄膜的边缘与该第二碳纳米管薄膜拼接为一体。
8.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜与该第二碳纳米管薄膜并列设置于该基底的第一表面上，且该第一碳纳米管薄膜与该第二碳纳米管薄膜之间具有间隔区域。
9.如权利要求8所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，该间隔区域的宽度小于5毫米。
10.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜与该第二碳纳米管薄膜相邻且部分交叠，从而该第一碳纳米管薄膜包括一与该第二碳纳米管薄膜重叠的叠合区域。
11.如权利要求10所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，该叠合区域的宽度小于2毫米。
12.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜的碳纳米管的延伸方向与该第二碳纳米管薄膜的碳纳米管的延伸方向相同。
13.如权利要求12所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜的与该第二碳纳米管薄膜相邻的边缘与该第一碳纳米管薄膜的的碳纳米管的延伸方向相同。
14.如权利要求13所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜与该第二碳纳米管薄膜均为矩形，该第一碳纳米管薄膜沿碳纳米管延伸的方向的长度与该第二碳纳米管薄膜的沿碳纳米管延伸的方向的长度相同。
15.如权利要求12所述的碳纳米管薄膜板的制造方法，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜的与该第二碳纳米管薄膜相邻的边缘与该第一碳纳米管薄膜的的碳纳米管的延伸方向垂直。
16.一种碳纳米管薄膜板，其特征在于：该碳纳米管薄膜板包括第一碳纳米管薄膜、第二碳纳米管薄膜及基底，该基底包括第一表面，该第一碳纳米管薄膜及该第二碳纳米管薄膜相邻设置于一基底的第一表面上。
17.如权利要求16所述的碳纳米管薄膜板，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜的边缘与该第二碳纳米管薄膜的边缘相邻并接合以使该第一碳纳米管薄膜的边缘与该第二碳纳米管薄膜拼接为一体。
18.如权利要求17所述的碳纳米管薄膜板，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜与该第二碳纳米管薄膜并列设置于该基底的第一表面上，且该第一碳纳米管薄膜与该第二碳纳米管薄膜之间具有间隔区域。
19.如权利要求18所述的碳纳米管薄膜板，其特征在于，该间隔区域的宽度小于5毫米。
20.如权利要求16所述的碳纳米管薄膜板，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜与该第二碳纳米管薄膜相邻且部分交叠，从而该第一碳纳米管薄膜包括一与该第二碳纳米管薄膜重叠的叠合区域。
21.如权利要求20所述的碳纳米管薄膜板，其特征在于，该叠合区域的宽度小于2毫米。
22.如权利要求16所述的碳纳米管薄膜板，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜的碳纳米管的延伸方向与该第二碳纳米管薄膜的碳纳米管的延伸方向相同。
23.如权利要求22所述的碳纳米管薄膜板，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜的与该第二碳纳米管薄膜相邻的边缘与该第一碳纳米管薄膜的的碳纳米管的延伸方向相同。
24.如权利要求23所述的碳纳米管薄膜板，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜与该第二碳纳米管薄膜均为矩形，该第一碳纳米管薄膜沿碳纳米管延伸的方向的长度与该第二碳纳米管薄膜的沿碳纳米管延伸的方向的长度相同。
25.如权利要求22所述的碳纳米管薄膜板，其特征在于，该第一碳纳米管薄膜的与该第二碳纳米管薄膜相邻的边缘与该第一碳纳米管薄膜的的碳纳米管的延伸方向垂直。
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