CN104822622A - 制造碳纳米结构涂布的纤维的方法 - Google Patents

Abstract

碳纳米结构能够向多种基底传递增强的电导率，同时保持高表面积和每单位面积的低密度。这样的基底能够在宽范围频率上提供良好的电磁辐射屏蔽。导电结构可包括：支撑层，所述支撑层包含多个纤维，所述支撑层具有限定在所述纤维之间的孔；和多个碳纳米结构，所述碳纳米结构至少部分地对所述纤维进行共形涂布并桥接限定在相邻纤维之间的孔从而形成连续的碳纳米结构层。各个碳纳米结构可包括多个碳纳米管，所述多个碳纳米管是支化的、交联的和相互共享共用壁的。

Description

制造碳纳米结构涂布的纤维的方法

相关申请的交叉引用

本申请主张2012年12月4日提交的美国临时专利申请61/733,302在35U.S.C.§119下的优先权的权益，并通过引用将其全部内容并入本文中。

关于联邦资助的研究或开发的声明

不适用。

技术领域

本公开一般性地涉及碳纳米结构，更特别地，涉及用于屏蔽电磁辐射的碳纳米结构的用途。

背景技术

导电材料用于多种应用中，例如包括EMI屏蔽(包括电缆、结构和外壳)、天线、导电电线和其它导电表面、集电器、黑体吸收器、热导体等。由于金属的高电导率值，所以通常将金属用于这些用途。然而，大部分金属的显著密度有时会导致如下结构，所述结构过重而难以有效地用于特定状况诸如航空航天和航空的应用中。

已经提出将碳纳米管(CNT)用于能够利用其化学、机械、电和热性质的独特组合的大量应用中。当利用单独的碳纳米管进行工作时，在许多应用中都普遍遇到了各种困难。这些困难可包括如在本领域中已知的单独碳纳米管聚集成束或绳的倾向。尽管存在多种可用的技术以将碳纳米管解开成良好分开的单独部分，但许多这些技术会不利地影响原始碳纳米管所能提供的期望的性质增强。除了上述之外，由于单独碳纳米管的小尺寸造成的环境健康和安全问题也引起了广泛关注。此外，在许多情况下制造单独碳纳米管的成本可能会限制这些实体的商业可行性。

由于碳纳米管显著的电导率和轻得多的重量，在一些应用中已经提出将碳纳米管作为金属的替代。就这一点提出的碳纳米管的一种示例性用途涉及电磁辐射屏蔽应用，特别是屏蔽微波能。然而，将碳纳米管制成可适用于屏蔽应用的导电层被证明是存在困难。首先，单独的碳纳米管显著倾向于相互聚集成绳或束，这使得难以再现性地将碳纳米管并入复合材料中或难以在具有足够光学覆盖率的导电层中用碳纳米管对基底进行涂布从而实现(affect)电磁辐射的屏蔽。如本文中所使用的，术语“光学覆盖率”指的是材料阻挡穿过其的电磁辐射的泄露的程度。此外，对于涂布应用，单独的碳纳米管的小尺寸使得难以将碳纳米管直接施加至多孔基底，这是因为碳纳米管倾向于穿过限定在其中的孔而不是作为涂层停留在基底表面上。例如，其它导电纳米材料如纳米粒子和石墨烯会遇到同样的困难。

鉴于上述，非常期望以使其更适合用于涂布应用的形式制造碳纳米管，特别是用于传递(convey)电磁辐射屏蔽的目的时情况如此。本公开满足上述需要并同时提供相关优势。

发明内容

在一些实施方式中，本公开提供由碳纳米结构形成的导电结构。在一些实施方式中，所述导电结构包含：支撑层(support layer)，所述支撑层包含多个纤维，所述支撑层具有限定在所述纤维之间的孔(aperture)；和多个碳纳米结构，所述碳纳米结构至少部分地对纤维进行共形涂布并桥接在相邻纤维之间限定的孔从而形成连续的碳纳米结构层。各个碳纳米结构包含多个碳纳米管，所述碳纳米管是支化的、交联的和相互共享共用壁的。

在一些实施方式中，本公开提供用于形成碳纳米结构层的方法。在一些实施方式中，所述方法包括：提供一种包含溶剂和多个碳纳米结构的混合物；将所述碳纳米结构分散在所述溶剂中，直至所述碳纳米结构基本不聚集；以及使所述溶剂通过包含多个纤维的支撑层，所述支撑层具有限定在所述纤维之间的孔，由此碳纳米结构变得至少部分地共形涂布在纤维周围并桥接相邻纤维之间限定的孔从而形成连续的碳纳米结构层。各个碳纳米结构包含多个碳纳米管，所述碳纳米管是支化的、交联的和相互共享共用壁的。

在一些实施方式中，本公开提供如下的方法，所述方法包括：在溶剂中形成混合物，所述混合物包含多个碳纳米结构和多个短纤维；以及对混合物进行过滤从而以层结构收集短纤维和碳纳米结构，其中碳纳米结构至少部分地对纤维进行共形涂布并桥接在相邻纤维之间限定的孔。各个碳纳米结构包含多个碳纳米管，所述碳纳米管是支化的、交联的和相互共享共用壁的。

上面已经相当广泛地概述了本公开的特征，目的在于能够更好地理解如下的具体实施方式。本公开的其它特征和优势将在下文中进行说明，其形成权利要求书的主题。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在结合描述本公开具体实施方式的附图参照如下说明，其中：

图1A～1C显示了碳纳米管的示意图，所述碳纳米管分别是支化的、交联的和共享共用壁的；

图2显示了在碳纳米结构与生长基底分离之后的碳纳米结构薄片材料(flake material)的示意图；

图3显示了作为薄片材料获得的示例性碳纳米结构的SEM照片；

图4A显示了在碳纳米结构的共形涂层施加到示例性纤维遮盖物(veil)中的纤维之前的示例性纤维遮盖物的SEM照片；图4B和4C显示了作为共形涂层的碳纳米结构施加到示例性纤维遮盖物之后的示例性纤维遮盖物的SEM照片；

图5显示了示例性碳纳米结构生长工艺的流程图，所述生长工艺采用例示性玻璃或陶瓷生长基底；

图6显示了涂布有抗胶粘剂层的过渡金属纳米粒子的示意图；

图7显示了将碳纳米结构与生长基底分离的示例性工艺的流程图；

图8显示了进一步详细描述图7中所示工艺的示意图；

图9显示了展示如何使用机械剪切将碳纳米结构和过渡金属纳米粒子催化剂从生长基底去除的示意图；

图10显示了展示碳纳米结构去除工艺的示意图，在所述工艺中将碳纳米结构与不含过渡金属纳米粒子催化剂的生长基底分开；

图11显示了作为电磁辐射频率的函数的屏蔽效能(shieldingeffectiveness)的示意图，屏蔽效能的单位为dB，所述屏蔽效能是关于碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物和比较的未涂布遮盖物的屏蔽效能；

图12和13显示了作为电磁辐射频率的函数的屏蔽效能的示意图，屏蔽效能的单位为dB，所述屏蔽效能是关于碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的；

图14显示了作为电磁辐射频率的函数的屏蔽效能的示意图，所述屏蔽效能是关于碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的在施加到聚合物基底之前和之后的；

图15显示了作为电磁辐射频率的函数的屏蔽效能的示意图，所述屏蔽效能是关于在将碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物与还包含10％碳纳米结构的聚合物基底组合之前和之后所述碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的；且

图16显示了关于具有不同重叠程度的两个碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的屏蔽效能的示意图。

具体实施方式

本公开部分地涉及包含碳纳米结构的导电结构。本公开还部分地涉及制备包含碳纳米结构的导电结构的方法。本公开还部分地涉及使用碳纳米结构屏蔽各种制品以抵抗电磁辐射的方法。

尽管金属通常展示高的电导率值，但在许多应用中金属的重量和成本成为限制因素。特别是在电磁辐射屏蔽应用方面，这些限制在许多行业中都是显著的。此外，关于屏蔽应用，有时难以在特定几何形状和/或组成的制品上形成金属涂层以向其其传递电磁辐射屏蔽。

作为金属单片(monolith)和金属涂层的替代，可使用包含导电纤维的低单位面积重量的纤维垫从而向多种结构传递电磁辐射屏蔽。这种纤维毡在本文中也同义地称作“遮盖物”、“纤维遮盖物”或“遮盖物结构”。纤维遮盖物可以是轻质的并具有良好的柔韧性，由此使其作为共形嵌花(conformal applique)粘附到各种表面而作为导电涂层。非表面构造也是可行的。尽管能够将纤维遮盖物容易地应用到许多结构，但即使当纤维涂布有金属化层时，纤维的电导率也稍微受到限制。此外，单独的纤维之间限定的孔代表较低或不存在电磁辐射屏蔽的区域，这对于一些用途而言可能是无法接受的。

表1显示了与由碳纳米管带获得的电磁辐射屏蔽效能进行比较的几种示例性纤维遮盖物的电磁辐射屏蔽效能。

表1

如表1中所示，即使在不存在金属、层厚度比常规纤维遮盖物低得多的情况下，碳纳米管仍能够提供显著的对电磁辐射的屏蔽。尽管其重量轻且电导率值良好，但由预制碳纳米管制备的碳纳米管带昂贵且难以制备，由此使其难以进行广泛运用。通常来说，认为对于使用碳纳米管最成问题的问题是将碳纳米管绳解开从而形成单独的碳纳米管。

尽管可以考虑用碳纳米管对常规纤维遮盖物的金属化层进行更换或补充以提高其电导率，但是这种方法对遮盖物结构的孔内有限的电磁辐射屏蔽效能的改善是有限的。即，单独的碳纳米管和其它导电纳米材料通常太小而使其在涂布过程期间简单地穿过遮盖物的孔，同时仅有少量的碳纳米管保留在纤维上并使得孔未受保护。此外，在这种涂布过程中即使最初沉积于遮盖物纤维上的碳纳米管在涂布后也不容易保留下来，因为它们通常较弱地保持在纤维上并且会在以后穿过遮盖物的孔。由此，碳纳米管通常不能桥接遮盖物结构中相对宽的孔以形成具有基本一致的光学覆盖率的表面。

为了以解决在各种应用中碳纳米管的许多处理和运用问题的形式提供碳纳米管，本申请的至少一些发明人先前开发了制备如下碳纳米结构(CNS)的技术，通过在各种纤维材料上直接生长碳纳米结构而将所述碳纳米结构注入(infuse)到所述各种纤维材料中。如本文中所使用的，术语“碳纳米结构”是指通过交叉(interdigitate)、支化(branch)、交联和/或相互共享共用壁(common wall)而能够作为聚合结构存在的多个碳纳米管。碳纳米结构可被认为具有碳纳米管作为其聚合结构的基础单体单元。通过在碳纳米结构的生长条件下在基底(例如纤维材料)上生长碳纳米结构，可使碳纳米结构中的至少一部分碳纳米管基本相互平行地进行排列，很像在常规碳纳米管覆盖物中看到的平行的碳纳米管排列。如下所述，一将碳纳米结构从生长基底去除，就可保持基本平行的排列。通过直接生长将碳纳米结构注入纤维材料，能够使碳纳米管的有益性质(即化学、机械、电和热性质的任意组合)传递给纤维材料和/或其中配置有碳纳米结构注入的纤维材料的基质材料。此外，通过将碳纳米结构注入到纤维材料，能够避免单独碳纳米管的许多处理难题和潜在的环境健康以及安全问题，因为牢固结合的碳纳米管的脱落的风险是最小的。尽管碳纳米结构注入的纤维材料能够用于形成惯用的纤维遮盖物，但认为通过该方法不能有效地改善遮盖物结构的孔中有限的电磁辐射屏蔽的问题。

常规碳纳米管生长方法通常关注的焦点是制造包含最少量缺陷的高纯碳纳米管。这种常规碳纳米管生长方法通常花费几分钟或更多的时间来制造具有微米级长度的碳纳米管，而此处所述的碳纳米管生长方法以在生长基底上的连续的原位生长方法采用每秒几微米的数量级的标称碳纳米管生长速率。结果，所述碳纳米结构内的碳纳米管与常规碳纳米管覆盖物或未结合的碳纳米管相比，缺陷更多。即，制得的碳纳米结构包含高度缠绕、支化、交联和共享共用壁的碳纳米管，由此形成不仅仅由碳纳米管自身的结构特征所限定的宏观结构。结果，碳纳米结构具有由碳纳米结构及其相互连接而限定的高度多孔的宏观结构。与由原态碳纳米管形成的碳纳米管垫不同，碳纳米结构中的多孔宏观结构因碳纳米管之间的共价连接而牢固保持。基本上，碳纳米结构包含处于“片状脱落之前”(pre-exfoliated)状态的、碳纳米管相互充分分离的碳纳米管，其中通过支化、交联或共享共用壁而使得相邻的碳纳米管连接的情况除外。

在大部分情况中，碳纳米结构注入的纤维材料的提前制备导致碳纳米结构非常牢固地粘附到纤维材料，使得所述碳纳米结构在至少不会显著损伤碳纳米管自身的情况下不易从纤维材料去除。尽管在许多应用中能够将碳纳米结构注入的纤维材料良好地用作单独碳纳米管的替代品，但本申请的至少一些发明人意识到，在特定情况中，可能更期望利用如下碳纳米结构，所述碳纳米结构不含在其上生长有碳纳米结构的纤维材料，同时保持通过具有注入到纤维材料的碳纳米结构而赋予的现成的(ready)碳纳米管处理属性。下文中提出了对从生长基底去除碳纳米结构有影响的技术并在2013年9月24日提交的名称为“Carbon Nanostructures and Methods of Making the Same”(碳纳米结构及其制备方法)的共同共有的美国专利申请14/035,856号中进行了更详细说明，并通过引用将其全部内容并入本文中。

关于电磁辐射、尤其是微波辐射的屏蔽，本申请的发明人意识到，分离的碳纳米结构相对于用于形成导电涂层的碳纳米管能够提供显著的优势。即，碳纳米结构能够保持作为普通碳纳米管特征的电导率性质，且在作为涂层施加到遮盖物结构中的纤维时能够将这些电导率性质传递给所述纤维。与在流体相中不易个体化或分散的碳纳米管不同，碳纳米结构能够容易地以基本未聚集的状态进行分散，因为它们的碳纳米管已经处于“片状脱落之前”的条件下，由此使得更好地表达有益的碳纳米管性质。然而，更显著地，分离的碳纳米结构能够比单独碳纳米管提供牢固得多的与遮盖物结构的纤维的相互作用，这能够提供显著的优势。即，相对于单独的碳纳米管，分离的碳纳米结构的尺寸更大，由此使得碳纳米结构在遮盖物结构的纤维上形成共形涂层，同时还对限定在遮盖物结构的纤维之间的孔进行桥接。由此，不仅碳纳米结构不会容易地穿过遮盖物的孔，而且其在施加其它类型的纳米材料的涂层时在遮盖物的其它基本未受保护的孔区域中也能够传递电磁辐射屏蔽效果。碳纳米结构的宏观结构形态还能够提供如下所述的其它优势。

碳纳米结构单位面积的重量(areal weight)低，由此使得在重量轻微增大的情况下将电磁辐射屏蔽效果传递到表面如纤维遮盖物。此外，碳纳米结构涂布的纤维遮盖物保持高度柔性，由此使其与具有各种形状和组成的表面共形。即使当施加到基本不导电的表面时，碳纳米结构涂布的纤维遮盖物的电磁辐射屏蔽效果能够以基本上整体的形式保持下来从而将屏蔽效果传递到最初不导电的表面。

除了上述优势之外，当作为涂层施加到基底如纤维遮盖物时，分离的碳纳米结构能够显示出人意料的协同作用。即，将分离的碳纳米结构施加到纤维遮盖物的效果能够比单独的纤维遮盖物用添加剂和碳纳米结构提供更强的效果，如下表2中所示的。如表2中所示，碳纳米结构涂布的纤维遮盖物的理论电阻(条目4)是实际测量的电阻(条目3)的3.7倍高。使用并联电阻模型来确定条目4的理论电阻，其中碳纳米结构涂布的纤维遮盖物的倒数电阻(reciprocal resistance)等于其成分[即，分离的碳纳米结构(条目1)和未改性的纤维遮盖物(条目2)]的倒数电阻之和。理论电阻(条目4)与实际测量的(条目3)的比较显示，与对于简单添加剂模型预期的相比，获得了2.7倍的增强。尽管由于测量厚度的不均一致而在数据方面存在一些变化，但认为这种变化不足以解释观察到的电阻增强程度。

表2

还另外地，能够对碳纳米结构的性质进行一定程度的调整从而在其提供保护的电磁辐射的频率内提供一定灵活性。例如，通过类似于用于对碳纳米管进行功能化的反应能够容易地将碳纳米结构功能化，由此使得碳纳米结构共价改性从而产生期望的性质集合。用于功能化碳纳米管的各种反应对于本领域普通技术人员是熟悉的并可以以类似方式应用于碳纳米结构的功能化。功能化还能够提高对纤维遮盖物的粘附程度，包括在碳纳米结构与纤维遮盖物之间、在碳纳米结构的碳纳米管之间建立共价键或其任意组合的可能性。此外，通过提高或降低涂布在纤维遮盖物上的碳纳米结构的量，能够相应改变对电磁辐射的屏蔽程度。

碳纳米结构相对于单独碳纳米管的另外优势是，认为碳纳米结构比单独碳纳米管提供更好的环境健康和安全性。因为碳纳米结构相对于单独碳纳米管尺寸更大，所以认为独立的碳纳米结构能够呈现更少的毒性问题并能够比得上(rival)注入到纤维材料的碳纳米管的环境健康和安全性。不受任何理论约束的情况下，认为碳纳米结构改善的环境健康和安全性至少部分是由于碳纳米结构自身的尺寸和结构完整性。即，碳纳米结构中的碳纳米管之间的结合的相互作用能够提供不易分离为有害的亚微米级微粒如与呼吸毒性相关的微粒的牢固材料。

作为碳纳米结构相对于单独碳纳米管的另外的优势，认为碳纳米结构能够快速得多并且廉价得多地进行制造，且比相关碳纳米管制造技术具有更高的碳给料转化百分率。该特征能够提供更好的工艺经济性，尤其是对于大规模操作情况如此。至今最好地进行碳纳米管生长方法的一些已经展示了至多约60％的碳转化效率。相比之下，碳纳米结构能够在碳转化效率大于约85％的条件下在纤维材料上制得。由此，碳纳米结构能够为碳给料材料提供更有效的使用和相应的更低的制造成本。

在多种实施方式中，本文中对包含碳纳米结构的导电结构进行了说明。在多种实施方式中，导电结构能够构造为或应用到组件如电缆、建筑物(building)和其它外壳等。在一些实施方式中，导电结构可以是独立的。在其它实施方式中，导电结构能够作为嵌花施加到表面，由此将电磁辐射屏蔽效果传递到另外可能未受保护的表面。在另外的其它实施方式中，能够将导电结构并入诸如复合材料内的填料的材料内。

在一些实施方式中，本文中所述的导电结构可包括：支撑层，所述支撑层包含多个纤维，所述多支撑层具有限定在所述纤维之间的孔；和多个碳纳米结构，所述多个碳纳米结构至少部分地对所述纤维进行共形涂布并桥接限定在相邻纤维之间的孔从而形成连续碳纳米结构层。如本文中所使用的，术语“连续的碳纳米结构层”是指其中通过在给定层厚度的每个点处存在的碳纳米结构对层的厚度进行限定的层结构，其可以为层结构的表面。各个碳纳米结构包括支化、交联和相互共享共用壁的多个碳纳米管。应认识到，多个碳纳米管中的各个碳纳米管不必都具有支化、交联和共享共用壁的上述结构特征。而是，多个碳纳米管总体能够拥有一个或多个的这些结构特征。即，在一些实施方式中，至少一部分碳纳米管进行支化，至少一部分碳纳米管进行交联，和至少一部分碳纳米管共享共用壁。图1A～1C显示了分别支化、交联和共享共用壁的碳纳米管1～3的示意图。可在生长基底上形成碳纳米结构期间以支化、交联和相互共享共用壁的方式形成碳纳米结构中的碳纳米管。此外，在生长基底上形成碳纳米结构期间，可形成碳纳米管，以使得碳纳米管在碳纳米结构中基本上相互平行。所述碳纳米结构可被认为是具有碳纳米管作为基础单体单元的聚合物，所述碳纳米管与至少一些其它碳纳米管平行排列。因此，在一些实施方式中，各个碳纳米结构中的至少一部分碳纳米管基本相互平行排列。在一些实施方式中，一将碳纳米结构涂布在支撑层上，就能够保持这种局部排列的类型。在其它实施方式中，一作为涂层进行配置，碳纳米结构的碳纳米管就至少部分不对齐(non-aligned)。

在一些实施方式中，所述碳纳米结构可具有网状形态，所述网状形态导致碳纳米结构具有低的初始体积密度(bulk density)。碳纳米结构的体积密度低能够使其适用于施加到纤维遮盖物和其它支撑层，而在涂布时不会大幅改变支撑层的单位面积的重量。如此制造的碳纳米结构的体积密度可以为约0.003g/cm³～约0.015g/cm³。进一步调控能够将初始体积密度升至约0.1g/cm³～约0.15g/cm³。在一些实施方式中，通过在碳纳米结构的碳纳米管上形成涂层和/或使用多种材料浸润(infiltrate)碳纳米结构内部能够进一步改变碳纳米结构的体积密度。对碳纳米管进行涂布和/或对碳纳米结构内部的浸润还能够用于对碳纳米结构的性质进行进一步调节以用于各种应用。例如，在本文中所述的一些实施方式中，碳纳米结构中的至少一部分碳纳米管可涂布有金属，从而改变与特殊频率的电磁辐射的相互作用程度。用金属或其它导电添加剂浸润碳纳米结构的孔能够以同样方式发挥作用。即，在一些实施方式中，至少一部分碳纳米结构可包含位于所述碳纳米结构的孔空间内的导电添加剂。

在多种实施方式中，所述支撑层中的多个纤维可包含有限长度的多个纤维。即，在一些实施方式中，支撑层中的多个纤维可包含多个短纤维。在一些实施方式中，所述纤维可包含碳纤维、玻璃纤维或其任意组合。其它纤维如金属纤维、陶瓷纤维和有机纤维也能够用于一些实施方式中。在一些实施方式中，支撑层中的多个纤维是相对于彼此随机取向的。在其它实施方式中，支撑层中的至少一部分纤维可相对于彼此对齐。根据纤维相互之间如何取向，能够在纤维之间限定不同尺寸的孔。在多种实施方式中，孔的尺寸可为约10微米～约1cm，但该尺寸在整个纤维遮盖物中可以不一致。例如，在多层纤维遮盖物中，孔的尺寸可从纤维遮盖物的外层到内层下降，然后随着更深入纤维遮盖物而进一步再次下降或升高。

在一些实施方式中，所述支撑层中的纤维可涂布有金属化层，期望其能够提高纤维的电导率。在多种实施方式中，金属化层可位于纤维与共形涂布到其上的碳纳米结构之间。据认为形成金属化层的金属的种类没有特别限制。在更特别的实施方式中，所述金属化层可包含金属例如镍、铜或其任意组合。金属化层的厚度可宽范围内变化并通常为约1nm～约50微米。在更特别的实施方式中，所述金属化层的厚度为约10nm～约1微米，或厚度为约100nm～约1微米。

在一些实施方式中，所述多个纤维可包含碳纳米结构注入的纤维，所述碳纳米结构注入的纤维具有从纤维材料的表面生长的碳纳米结构。碳纳米结构注入的纤维可以是导电的，很像涂布有金属化层的纤维。即，在一些实施方式中，可将多个碳纳米结构共形涂布在其上具有存在的碳纳米结构的碳纳米结构注入的纤维上，其构成纤维遮盖物的支撑结构(support structure)。形成支撑层的至少一部分的碳纳米结构注入的纤维可代表用于在纤维上形成共形涂层的碳纳米结构的相同的源，或者碳纳米结构注入的纤维和共形涂层的碳纳米结构可由不同的源获得。因此，碳纳米结构的性质可根据碳纳米结构注入的纤维和共形涂层的碳纳米结构是否由相同的源或不同的源获得而相同或不同。可利用碳纳米结构性质的不同对涂布的纤维的电磁屏蔽性质进行进一步调节。

在一些实施方式中，所述碳纳米结构可不含粘附到碳纳米结构的生长基底。即，在一些实施方式中，共形涂布在多个纤维上的碳纳米结构可包含已经从其生长基底去除的碳纳米结构。在一些实施方式中，从生长基底去除之后的碳纳米结构可为薄片材料的形式，在所述生长基底上最初形成了碳纳米结构。如本文中所使用的，术语“薄片材料”是指具有限定维度(dimension)的离散粒子。图2显示了在碳纳米结构从生长基底分离之后的碳纳米结构薄片材料的示意图。薄片结构100可具有第一维度110，其为约1nm～约35微米厚，尤其是约1nm～约500nm厚，包括在两者之间的任意值及其任意分数。薄片结构100可具有第二维度120，其为约1微米～约750微米高，包括在两者之间的任意值及其任意分数。薄片结构100可具有第三维度130，其仅基于生长基底的长度对尺寸进行限制，在所述生长基底上最初形成了碳纳米结构。例如，在一些实施方式中，可在可缠绕维度的纤维基材料的丝束或粗纱上实施用于在生长基底上生长碳纳米结构的方法。所述碳纳米结构生长工艺可以是连续的，且碳纳米结构可延伸纤维线轴的整个长度。由此，在一些实施方式中，第三维度130可为约1m～约10000m宽。此外，第三维度130可非常长，因为其代表沿生长基底的轴延伸的维度，在所述生长基底上形成碳纳米结构。第三维度130还可降至小于1m的任意期望长度。例如，在一些实施方式中，第三维度130可为约1微米～约10微米、或约10微米～约100微米、或约100微米～约500微米、或约500微米～约1cm、或约1cm～约100cm、或约100cm～约500cm、直至任意期望长度的数量级，包括在所述范围之间的任意量及其分数。由于在其上形成碳纳米结构的生长基底可非常大，所以通过在适当的生长基底上作为连续层形成碳纳米结构的聚合物状形态，能够制造超高分子量的碳纳米结构。

仍参照图2，薄片结构100可包含碳纳米管聚合物(即“碳纳米聚合物”)形式的碳纳米管140的网状网络，所述碳纳米管聚合物的分子量为约15000g/mol～约150000g/mol，包括在两者之间的所有值及其任意分数。在一些实施方式中，分子量范围的上限可甚至更高，包括约200000g/mol、约500000g/mol或约1000000g/mol。更高的分子量可与长维度的碳纳米结构相关。在多种实施方式中，分子量还可为存在于碳纳米结构中的主要碳纳米管的直径和碳纳米管壁的数量的函数。在一些实施方式中，碳纳米管的交联密度可以为约2mol/cm³～约80mol/cm³。所述交联密度可为在生长基底的表面上的碳纳米结构生长密度以及碳纳米结构生长条件的函数。

图3显示了作为薄片材料获得的示例性碳纳米结构的SEM照片。示于图3中的碳纳米结构由于其高度对齐的碳纳米管的纠缠和交联而作为三维微结构存在。对齐的形态反映了在快速碳纳米管生长条件(例如每秒几微米，诸如约2微米/秒～约10微米/秒)下在生长基底上形成碳纳米管，由此诱发从生长基底基本垂直的碳纳米管生长。不受任何理论或机制约束的情况下，认为碳纳米管在生长基底上的快速生长速率可至少部分归因于碳纳米结构的复杂结构形态。另外，通过调节碳纳米结构生长条件，包括例如通过改变设置在生长基底上的过渡金属纳米粒子催化剂粒子的浓度以引发碳纳米管的生长，能够将如此制造的(as-produced)碳纳米结构的体积密度调节至一定程度。下面更详细地列出了合适的过渡金属纳米粒子催化剂和碳纳米结构的生长条件。

在一些实施方式中，可将对支撑层中的多个纤维进行共形涂布的至少一部分碳纳米结构功能化。用于将碳纳米结构功能化的反应可涉及与用于将碳纳米管功能化的相同类型的反应。适用于将碳纳米管功能化的大量反应对于本领域的普通技术人员是熟悉的并适合通过对本公开有益的一个反应将碳纳米结构功能化。例如，在一些实施方式中，使用与用于将碳纳米管功能化的类似技术，能够将至少一部分碳纳米结构羟基化或羧基化从而有助于其分散在流体相中。

在一些实施方式中，碳纳米结构的至少一部分可共价结合在一起。即，当存在多个碳纳米结构(例如作为碳纳米结构薄片材料)时，另外分离的碳纳米结构的至少一部分可相互共价结合。通过如上所述引入的官能团可发生碳纳米结构之间的共价结合。例如，在一些实施方式中，可使用引入到碳纳米结构的羧酸基团或羟基基团在碳纳米结构之间建立共价键。

在碳纳米结构中或其上也可发现多种添加剂。可存在的添加剂包括但不限于，在碳纳米管上的涂层、在碳纳米结构的孔隙空间中的填料材料、过渡金属纳米粒子、未粘附到所述碳纳米结构的残留的生长基底及其任意组合。在一些实施方式中，特定的添加剂可共价结合到至少一部分碳纳米结构中的至少一部分碳纳米管。本文中所述实施方式中不期望的是，由于已经从生长基底获得了碳纳米结构，如下文中所述的，残留的生长基底将会共价结合到碳纳米结构。在一些实施方式中，与碳纳米结构联合的涂层或填料材料可以是导电的，例如金属。

在将碳纳米结构从其生长基底去除之前或之后，可将涂层施加至碳纳米结构的碳纳米管。在将碳纳米结构从其生长基底去除之前施加涂层能够例如在去除过程期间对碳纳米管进行保护或能够有助于去除过程。在其它实施方式中，可在将碳纳米结构从其生长基底去除之后将涂层施加到碳纳米结构的碳纳米管。在从其生长基底去除之后将涂层施加到碳纳米结构的碳纳米管可期望地有助于碳纳米结构的处理和储存，提高其体积密度并提高其加工性。此外，在一些实施方式中，碳纳米管上的金属涂层可期望地提高碳纳米结构的电导率，由此进一步增强本文中所述实施方式的电磁辐射屏蔽。

在一些或其它实施方式中，所述碳纳米结构可包含多个过渡金属纳米粒子，其中过渡金属纳米粒子可代表在合成碳纳米结构中使用的催化剂。在一些实施方式中，过渡金属纳米粒子可涂布有抗胶粘剂涂层，所述抗胶粘剂涂层限制其对生长基底的粘附性或限制碳纳米结构对生长基底的粘附性，如图6中所示的。下面将对适当的抗胶粘剂涂层进行更详细地讨论。在多种实施方式中，在将碳纳米结构和过渡金属纳米粒子从生长基底去除时，可将抗胶粘剂涂层与过渡金属纳米粒子一起去除。在其它实施方式中，在将抗胶粘剂涂层引入碳纳米结构中之前或之后，将其从过渡金属纳米粒子去除。在另外的其它实施方式中，可首先将过渡金属纳米粒子引入碳纳米结构中，并且然后去除。例如，在一些实施方式中，通过利用矿物酸对碳纳米结构进行处理，能够将至少一部分过渡金属纳米粒子从碳纳米结构去除。

在一些或其它实施方式中，本文中所述的碳纳米结构可包含未粘附到碳纳米结构的生长基底。如下文中所进一步描述的，首先形成的碳纳米结构有时可包含在碳纳米结构去除过程期间产生的碎裂的生长基底。在一些实施方式中，可以使碎裂的生长基底与碳纳米结构保留在一起。在其它实施方式中，可以随后将生长基底从碳纳米结构去除，如下文中所更详细描述的。

在一些实施方式中，施加到支撑层的碳纳米结构可通过如下方法制得，该方法包括在生长基底上形成碳纳米结构，以及将碳纳米结构从生长基底除去。下文中提供了生长和去除工艺的进一步的细节。在生长基底上的形成期间，利用支化、交联和相互共享共用壁可形成各个碳纳米结构中的碳纳米管。在从生长基底去除之后，可以将多个碳纳米结构(例如以碳纳米结构薄片材料的形式)分散在流体相中并施加到多个纤维从而形成导电结构，如同下文中所更详细描述的。

本文中所述的导电结构由于其柔韧性和轻的重量而能够施加至各种表面。结果，导电结构可呈现许多形状。可施加导电结构的示例性表面例如包括容器、建筑物、电缆等。在一些实施方式中，所述导电结构可基本为平面的(planar)，如同在将导电结构施加到基本平坦的表面如建筑物侧面时所发生的。在其它实施方式中，导电结构可基本为圆柱状的，如同在将导电结构施加到基本为圆柱状的表面如电缆或电线的外部时的。当将导电结构施加到其它非平面表面时，其它三维形状是可行的，这也包括在本公开的范围内。

在一些实施方式中，所述导电结构还可包含导电结构所施加的表面。在一些实施方式中，可以将导电结构施加至自身被认为不导电的表面。即，为了向表面提供传递电磁辐射保护的“皮肤”，可以将导电结构施加至对电磁辐射不具有任何固有屏蔽保护的表面。例如，在一些实施方式中，可将导电结构施加至聚合物，从而形成含聚合物的电磁辐射屏蔽。相似的施加了本公开的导电结构的其它不导电物质对于本领域普通技术人员是能够想到的。

本文中所述的导电结构能够在宽频率范围上提供对于电磁辐射的良好保护。在多种实施方式中，所述导电结构能够在约30MHz～约8GHz的频率范围内显示对电磁辐射的屏蔽。在特别期望的实施方式中，导电结构能够在小于1GHz的频率处显示对电磁辐射的屏蔽。屏蔽这种频率对航空航天和航空工业以及通过常规纤维遮盖物通常不能良好屏蔽的具有特别的益处。

现在将对在多个纤维上对碳纳米结构进行共形涂布的方法进行更加详细地说明。在一些实施方式中，可由现有纤维遮盖物制造所述导电结构，在一些实施方式中所述现有纤维遮盖物可为市售纤维遮盖物。在可选实施方式中，纤维遮盖物可由惯用纤维类型(例如在一些实施方式中的碳纳米结构注入的纤维)制造，然后可以将碳纳米结构沉积在其上。在另外其它实施方式中，可以将多个短纤维和碳纳米结构相互共沉积测以形成多个纤维，所述多个纤维具有共形涂布在其上的多个碳纳米结构。

在一些实施方式中，通过将碳纳米结构共形涂布在现有纤维遮盖物上，可以由现有纤维遮盖物制造导电结构。在一些实施方式中，以这种方式形成导电结构的方法可包括：提供包含溶剂和多个碳纳米结构的混合物；将碳纳米结构分散在溶剂中，直至碳纳米结构基本不聚集；以及使所述溶剂通过包含多个纤维的支撑层，所述支撑层具有限定在纤维之间的孔，由此，碳纳米结构变得至少部分地共形涂布在纤维周围并桥接限定在相邻纤维之间的孔，从而形成连续的碳纳米结构层。各个碳纳米结构包含支化、交联和相互共享共用壁的多个碳纳米管。

在一些实施方式中，所述支撑层可为市售纤维遮盖物。在其它实施方式中，在碳纳米结构暴露在多个短纤维下之前，可以由所述多个短纤维常规形成所述支撑层。在一些实施方式中，通过从短纤维的流体分散系收集多个纤维，可形成惯用纤维遮盖物，使得孔被限定在收集的纤维之间。例如，在一些实施方式中，通过利用真空辅助对短纤维的流体分散系进行过滤，可形成惯用纤维遮盖物。当现有纤维遮盖物具有施加到其上的碳纳米结构时，在一些实施方式中使溶剂通过纤维遮盖物的支撑层可以在真空辅助下进行。在其上涂布碳纳米结构之前，在纤维上可存在金属化层。在将上面已更详细讨论的这种金属化层形成在纤维遮盖物中之前或之后，可以将其施加至纤维。由此，在这种实施方式中，可将碳纳米结构施加至纤维遮盖物的金属化层。

类似地，在一些实施方式中，可形成导电结构，其中通过从液体分散系中对多个短纤维和多个碳纳米结构进行共沉积来形成纤维遮盖物。在一些实施方式中，对多个短纤维和多个碳纳米结构进行共沉积从而对多个短纤维进行涂布，同样能够在真空辅助下进行。对于通过对短纤维和碳纳米结构进行共沉积形成的纤维遮盖物，可以在纤维遮盖物中形成它们之前，将金属化层施加至纤维。由此，在这种实施方式中，可再次将碳纳米结构施加至纤维遮盖物的金属化层。

在一些实施方式中，本文中所述的方法可包括：在溶剂中形成混合物，所述混合物包含多个碳纳米结构和多个短纤维；以及对所述混合物进行过滤从而以层结构收集短纤维和碳纳米结构，其中碳纳米结构至少部分地对纤维进行共形涂布并桥接限定在相邻纤维之间的孔。在一些实施方式中，可通过真空过滤对所述混合物进行过滤。

在一些实施方式中，混合或设置在溶剂中的碳纳米结构可包括碳纳米结构薄片材料。还可预期通过本文中所述的各种实施方式从生长基底分离(liberate)出其它形式的碳纳米结构。

在一些实施方式中，将碳纳米结构分散在溶剂中可以包括对包含碳纳米结构的混合物进行声波处理(sonicate)。声波处理不仅能够促进碳纳米结构在溶剂中的分散以使得相邻的碳纳米结构相互不聚集，而且还认为声波处理能量会改变碳纳米结构的原始形态以使得其能够更好地在支撑层的纤维上形成共形涂层并桥接限定在其中的孔。不受任何理论或机制约束的情况下，认为将声波处理能量施加至包含碳纳米结构的溶剂混合物能够改变原始碳纳米结构的形态，使得碳纳米结构的碳纳米管相互更加分开。例如，在一些实施方式中由碳纳米结构薄片材料的溶剂分散系能够形成凝胶状结构。作为声波处理的结果，碳纳米结构可变得更适用并且对于在支撑层的纤维上形成共形涂层具有增强的能力。

图4A显示了在将碳纳米结构的共形涂层施加在其中的纤维之前，示例性纤维遮盖物的SEM照片。图4B和4C显示了作为共形涂层施加碳纳米结构到示例性纤维遮盖物之后，示例性纤维遮盖物的SEM照片。如图4B中所示，碳纳米结构对遮盖物的纤维进行共形涂布并桥接限定在所示相邻纤维之间的孔。在图4C的进一步放大的照片中，能够观察到碳纳米结构的支化、交联和共享壁的形态。在下文中的实施例中提供了碳纳米结构涂布的纤维遮盖物的进一步试验数据。

现在将对用于制备碳纳米结构涂布的纤维遮盖物的一种示例性方法进行说明。应认识到，在这种方法中能够进行各种修改，且如下说明不应认为是用于限制本公开。在提供收获的碳纳米结构之后，可将碳纳米结构与溶剂如水:乙醇溶液(例如1:1)进行混合。然后将混合物声波处理几分钟从而降低聚集并分散碳纳米结构。同时，可将具有或不具有金属化层的碳纤维遮盖物或类似的多孔基底放置在真空过滤漏斗中。然后可以将碳纳米结构混合物倒在碳纤维遮盖物上并同时对漏斗抽真空，使得液体通过碳纤维遮盖物且碳纳米结构变得沉积在其上。接下来，可以将涂布的碳纤维遮盖物从漏斗移出并放在一片聚四氟乙烯(Teflon)上。然后可以将涂布的碳纤维遮盖物在烘箱(例如在300℉下)中干燥几分钟，然后从烘箱移出。

下文中将对通过多种技术在生长基底上制造碳纳米结构和随后从生长基底去除碳纳米结构进行进一步说明。

在一些实施方式中，本文中所述的方法可包括：在一种或多种配置(provision)的情况下在生长基底上制备碳纳米结构，所述配置用于在一完成碳纳米结构的合成，就除去碳纳米结构。用于从生长基底去除碳纳米结构的一种或多种配置可以包括选自如下技术中的一种或多种技术：(i)在生长基底上提供抗胶粘剂涂层；(ii)在合成碳纳米结构中采用的过渡金属纳米粒子催化剂上提供抗胶粘剂涂层；(iii)提供具有腐蚀(etch)生长基底的抗衡离子(counter ion)的过渡金属纳米粒子催化剂，由此弱化碳纳米结构对生长基底的粘附；和(iv)在完成碳纳米结构的合成之后进行腐蚀操作从而弱化碳纳米结构对生长基底的粘附。还可使用这些技术的组合。以与这些技术组合的方式，能够实施各种流体剪切或机械剪切操作从而实现碳纳米结构从生长基底的去除。

在一些实施方式中，本文中所公开的方法可包括将碳纳米结构从生长基底去除。在一些实施方式中，从生长基底去除碳纳米结构可包括：使用高压液体或气体将碳纳米结构与生长基底分离；将源自生长基底的污染物(例如碎裂的生长基底)与碳纳米结构分离；利用空气或在过滤介质的帮助下从液体介质收集碳纳米结构；以及将碳纳米结构与过滤介质分离。在多种实施方式中，通过选自如下的技术能够将源自生长基底的污染物与碳纳米结构分离：旋风过滤(cyclone filtering)、密度分离、基于大小的分离及其任意组合。下文中将对上述方法进行更详细地说明。

图5显示了示例性碳纳米结构的生长工艺400的流程图，其采用例示性玻璃或陶瓷生长基底410。应理解，玻璃或陶瓷生长基底的选择仅是例示性的，且基底还可例如为金属、有机聚合物(例如芳族聚酰胺(aramid))、玄武岩纤维或碳。在一些实施方式中，生长基底可为可缠绕维度的纤维材料，由此使得随着生长基底从第一位置传递到第二位置，在生长基底上连续地形成碳纳米结构。碳纳米结构生长工艺400可采用多种形式的生长基底例如纤维、丝束、纱线、机织物和无纺布、片、带(tape)、带材(belt)等。为了便于连续合成，丝束和纱线是特别合适的纤维材料。

仍参照图5，这种纤维材料能够在操作420时从铺设粗纱架(payoutcreel)给出并在操作430时传送至任选的脱浆站(desizing station)。通常在制备碳纳米结构注入的纤维材料时实施脱浆从而提高碳纳米结构对纤维材料的注入度。然而，当制备分离的碳纳米结构时，例如脱浆操作430能够跳过，条件是上浆(sizing)有助于过渡金属纳米粒子催化剂和/或碳纳米结构对生长基底的粘附程度下降，由此有助于碳纳米结构的去除。与纤维基底相关的许多上浆组合物可包含粘合剂和主要提供抗磨损效果而通常对纤维表面不显示另外的粘附力的偶联剂。由此，在一些实施方式中，在上浆料存在下在生长基底上形成碳纳米结构实际上能够促进碳纳米结构随后的分离。因此，在一些实施方式中，跳过脱浆操作430是有利的。

在一些实施方式中，在操作440处可施加另外的涂层。在操作440中可施加的另外的涂层例如包括胶体陶瓷、玻璃、硅烷或硅氧烷，它们能够降低催化剂和/或碳纳米结构对生长基底的粘附力。在一些实施方式中，上浆和另外的涂层的组合可提供抗胶粘剂涂层，所述抗胶粘剂涂层可促进碳纳米结构从生长基底的去除。在一些实施方式中，单独的上浆可提供足够的抗胶粘剂性质从而有助于如上所述的述碳纳米结构从生长基底的去除。在一些实施方式中，在操作440中单独提供的另外的涂层能够提供足够的抗胶粘剂性质从而有助于碳纳米结构从生长基底的去除。在还另外的实施方式中，单独或组合方式的上浆或另外的涂层都不能提供足够的抗胶粘剂性质以有助于碳纳米结构的去除。在这种实施方式中，通过合理地选择用于促进碳纳米结构在生长基底上的生长的过渡金属纳米粒子，能够降低碳纳米结构对生长基底的粘附力。具体地，在一些这种实施方式中，操作450可采用由于其胶粘剂特征差而特别选择的催化剂。

仍参照图5，在任选的脱浆操作430和任选的涂布操作440之后，在操作450中将催化剂施加至生长基底，并在操作460中通过小空穴CVD法来实现碳纳米结构的生长。可以将得到的碳纳米结构注入的生长基底(即，碳纳米结构注入的纤维材料)进行卷绕以用于储存和随后的碳纳米结构的去除或立即投入采用采集器(harvester)的碳纳米结构的分离工艺，如操作470中所示的。

在一些实施方式中，可对生长基底进行改性从而促进碳纳米结构从其的去除。在一些实施方式中，可对用于制造碳纳米结构的生长基底进行改性从而包含抗胶粘剂涂层，所述抗胶粘剂涂层限制碳纳米结构对生长基底的粘附。抗胶粘剂涂层可包括工业地施加到生长基底的上浆料，或可以在接收生长基底之后施加抗胶粘剂涂层。在一些实施方式中，可以在施加抗胶粘剂涂层之前，将上浆料从生长基底去除。在其它实施方式中，可将上浆应用至其中存在上浆料的生长基底。

在一些实施方式中，如下文中所一般性描述地，可以在生长基底上从催化剂生长碳纳米结构，所述催化剂包括多种过渡金属纳米粒子。在一些实施方式中，将催化剂施加在生长基底上的一种模式可为通过粒子吸附，例如通过使用液体或胶体前体类沉积而直接施加催化剂的模式。适当的过渡金属纳米粒子催化剂可包括任意d区过渡金属或d区过渡金属盐。在一些实施方式中，可以在不进行热处理的条件下将过渡金属盐施加到生长基底。在其它实施方式中，可以通过热处理在生长基底上将过渡金属盐转换成零价过渡金属。

在一些实施方式中，所述过渡金属纳米粒子可涂布有抗胶粘剂涂层，所述抗胶粘剂涂层限制其对生长基底的粘附性。如上所述，利用抗胶粘剂涂层对过渡金属纳米粒子进行涂布，也能够促进在合成碳纳米结构后将碳纳米结构从生长基底去除。适合与涂布过渡金属纳米粒子一起使用的抗胶粘剂涂层可包括用于涂布生长基底的相同抗胶粘剂涂层。图6显示了涂布有抗胶粘剂层的过渡金属纳米粒子的示意图。如图6中所示，涂布的催化剂500可包括外部涂布有抗胶粘剂层520的核催化剂粒子510。在一些实施方式中，可使用胶体纳米粒子溶液，其中纳米粒子周围的外层促进生长基底对纳米粒子的粘附力，但抑制碳纳米结构对纳米粒子的粘附力，由此限制碳纳米结构对生长基底的粘附。

图7显示了将碳纳米结构与生长基底分离的示例性工艺的流程图。如图7中所示，工艺600从在操作610中提供的碳纳米结构注入的纤维开始。在其上已经生长了碳纳米结构的非纤维生长基底能够以类似方式进行使用。在操作620处可以使用气体或液体进行流体剪切从而完成碳纳米结构从纤维材料的去除。在一些情况中，流体剪切能够导致至少一部分纤维材料从散纤维(bulk fiber)分离并与游离的碳纳米结构合并，但不粘附到其上。如果需要，在操作630中，可以对分离的碳纳米结构进行旋风/介质过滤从而去除未粘附的纤维材料碎片。密度类或尺寸类分离技术也能够用于碳纳米结构与未粘附纤维材料的分离。在气体剪切的情况中，可在操作645中将碳纳米结构以干燥形式收集在过滤介质上。可以对在操作645中收集得到的干燥薄片材料进行任何任选的其它化学或热净化，如图8中所进一步列出的。在液体剪切的情况中，可在操作640中收集液体，并在操作650中进行碳纳米结构与液体的分离，最终在操作660制造干燥的薄片材料。在操作660中分离的碳纳米结构薄片材料可与操作645中制造的类似。在操作660中对碳纳米结构薄片材料进行分离之后，使其可以准备在操作695中进行包装和/或储存。在使用气体剪切去除碳纳米结构的方法中，可在操作645处在过滤器中对碳纳米结构进行干燥收集。在操作695中进行包装和/或储存之前，可以在操作670中对通过任一剪切技术形成的粗产物进行任选的化学和/或热净化。这些净化方法可与对常规碳纳米管进行净化的方法类似。经由实例，在操作670中进行的净化可以涉及除去用于实现碳纳米结构生长的催化剂，例如通过利用液溴的处理。本领域普通技术人员可想到其它净化技术。

仍参照图7，通过在操作680中的切割或起毛(fluffing)，可以对通过任一剪切技术制造的碳纳米结构进行进一步的处理。这种切割和起毛可涉及机械球磨、研磨、共混、化学处理或其任意组合。此外任选地，在操作690中，使用其中对碳纳米管进行普通改性或功能化的任意技术，能够进一步对碳纳米结构进行功能化。在操作690中适当的功能化技术可以包括例如等离子体处理、化学腐蚀等。用这种方式对碳纳米结构进行功能化可制造可用于进一步改性的化学官能团柄(handle)。例如在一些实施方式中，采用化学腐蚀在碳纳米结构上形成羧酸基团，所述羧酸基团可用于引起与任意数量的其它实体的共价连接，所述实体包括例如复合材料的基质材料。在这点上，功能化的碳纳米结构可在复合基质中提供优异的增强材料，因为其可在全部维度上提供用于共价连接到复合基质材料的多重位点。

除了有助于将碳纳米结构共价连接到复合材料的基质之外，碳纳米结构的功能化也能够使得其它基团共价连接到碳纳米结构。在一些实施方式中，通过在碳纳米结构功能化的后处理中产生的官能团柄能够得到其它共价连接的实体如合成物或生物聚合物。例如，可以将碳纳米结构连接到聚乙二醇(例如通过由在碳纳米结构上的羧酸基团形成的酯键)从而提供聚乙二醇化的碳纳米结构，其赋予碳纳米结构更高的水溶解度。在一些实施方式中，所述碳纳米结构能够提供共价连接到生物分子的平台从而有助于生物传感器的制造。在这点上，相对于采用单独化碳纳米管或甚至常规碳纳米管覆盖物的其它碳纳米管基生物传感器，碳纳米结构能够提供高的电渗通道以用于增强检测灵敏度。对传感器开发有益的生物分子可以包括例如肽、蛋白质、酶、碳水化合物、糖蛋白、DNA、RNA等。

图8显示了进一步阐述图7中所示方法的示意图。如图8的工艺700所示，在操作710中使用铺设(pay-out)和拉紧(take-up)系统将单线轴或多线轴的负载碳纳米结构的纤维型基底进料至去除室712。在操作720处利用单个或几个加压空气源工具714如空气刀或空气喷嘴能够实现碳纳米结构从纤维型基底的去除。这种空气源工具通常可以垂直于一个或多个线轴放置，然后将空气导引至承载碳纳米结构的纤维型基底。在一些实施方式中，空气源工具可以是静态的，而在其它实施方式中，所述空气源工具可以是可移动的。在其中空气源工具是可移动的实施方式中，其可构造为相对于纤维型基底的表面发生振荡从而提高去除效率。在空气冲击时，可以使纤维丝束和其它束状纤维型基底扩展，由此在基底上露出另外的表面积并提高碳纳米结构的去除，而有利地避免机械接触。在一些实施方式中，基底的完整性能够足以使得基底在碳纳米结构合成和去除的连续循环中再循环。由此，在一些实施方式中，基底可为带或环的形式，其中在基底上合成碳纳米结构，随后在下游去除，然后在去除最初碳纳米结构的位置处使另外生长的新碳纳米结构再循环。在一些实施方式中，最初碳纳米结构的去除可导致表面处理的去除，这有助于碳纳米结构的去除。由此，在一些实施方式中，如同根据本文中所述的表面改性技术所通常进行的，在去除最初碳纳米结构之后再次对基底进行改性从而促进新碳纳米结构的去除。在去除最初碳纳米结构之后在基底上进行的表面处理可与最初表面处理相同或不同。

在一些实施方式中，在碳纳米结构去除期间基底的完整性受到损伤，且至少一部分基底可与碳纳米结构混合而不再与其粘附。仍参照图8，可在操作730中去除已经与分离的碳纳米结构混合的碎裂的基底。在图8中，操作730被描述为通过旋风过滤来进行，但可使用任意适当的固体分离技术。例如，在一些实施方式中，能够进行筛分、不均匀沉降或其它尺寸类分离。在其它实施方式中，能够进行密度类分离。在还其它实施方式中，可以至少部分地使用化学反应从而实现碳纳米结构与未粘附到碳纳米结构的生长基底的分离。尽管图8已经描述了单次旋风过滤，但能够以串联、并联或其任意组合的方式使用多次真空和旋风过滤技术从而从碳纳米结构去除残留的碎裂的生长基底。这种技术可采用多级过滤介质和/或过滤速率从而选择性地捕获碎裂的生长基底，而同时使得碳纳米结构传送到收集容器。可以对得到的碳纳米结构或者在操作740处进行干燥收集或在操作750处作为湿泥进行收集。在一些实施方式中，可以在操作730中去除碎裂的生长基底之后直接对碳纳米结构进行处理并在包装操作760中包装在存储容器或船运集装箱中。另外，可以在干收集操作740或湿收集操作750之后进行包装。

在采用湿处理的实施方式中，可以将碳纳米结构与约1％～约40％的溶剂在水中进行混合并通过过滤器或类似的分离机制将碳纳米结构与溶剂分离。可以将得到的分离的碳纳米结构干燥并进行包装或作为在流体相中的分散系进行“湿式”储存。已经观察到，与单独的碳纳米管溶液或分散系不同，碳纳米结构能够有利地形成稳定的分散系。在一些实施方式中，在不使用稳定表面活性剂的条件下，甚至在用水作溶剂的条件下能够实现稳定的分散系。在一些或其它实施方式中，在湿处理期间可以将溶剂与水组合使用。与湿处理一起使用的适当溶剂包括但不限于异丙醇(IPA)、乙醇、甲醇和水。

作为流体剪切的替代，在一些实施方式中可使用机械剪切将碳纳米结构从生长基底去除。图9显示了展示如何使用机械剪切将碳纳米结构和过渡金属纳米粒子催化剂从生长基底去除的示意图。如图9中所示，碳纳米结构去除工艺800可采用机械剪切力810将碳纳米结构和过渡金属纳米粒子催化剂两者作为单片实体820从生长基底830去除。在一些这种实施方式中，可采用上浆和/或另外的抗胶粘剂涂层限制碳纳米结构和/或纳米粒子对生长基底的粘附力，由此使得机械剪切或另一类型的剪切力有助于碳纳米结构从生长基底的去除。在一些实施方式中，通过利用干冰对碳纳米结构注入的纤维进行研磨，能够提供机械剪切。

作为流体剪切的另一种替代，在一些实施方式中，可以使用声波处理将碳纳米结构从生长基底去除。

在一些实施方式中，可在基本不去除过渡金属纳米粒子催化剂的条件下将碳纳米结构从生长基底去除。图10显示了展示碳纳米结构去除工艺900的示意图，其中可以将碳纳米结构与生长基底分离，而不涉及过渡金属纳米粒子催化剂。如图10中所示，可使用植入的过渡金属纳米粒子催化剂910在生长基底920上生长碳纳米结构940。其后，碳纳米结构940的剪切去除930使过渡金属纳米粒子催化剂910留在生长基底920上。在一些这种实施方式中，层状催化剂可促进对基底表面的粘附力，同时降低碳纳米结构对纳米粒子的粘附力。

尽管图9和10已经将碳纳米结构的生长描述为从催化剂的基部生长，但是本领域技术人员应认识到，其它机制形式的碳纳米结构的生长也是可能的。例如，还可使催化剂位于碳纳米结构表面上的生长基底远端(例如尖端生长)或在尖端生长与基部生长之间某处进行碳纳米结构的生长。在一些实施方式中，可以对主要的基部生长进行选择从而有助于碳纳米结构从生长基底的去除。

在可选实施方式中，可以通过流体剪切或机械剪切之外的处理将碳纳米结构从生长基底去除。在一些实施方式中，可以使用化学腐蚀将碳纳米结构从生长基底去除。在一些实施方式中，用于促进碳纳米结构生长的过渡金属纳米粒子催化剂可为含阴离子的过渡金属盐，由此有助于碳纳米结构的去除，所述阴离子为经过选择以腐蚀生长基底的阴离子。适当的腐蚀阴离子可以包括例如氯离子、硫酸根、硝酸根、亚硝酸根和氟离子。在一些或其它实施方式中，可以独立于催化剂的选择而采用化学腐蚀。例如，当采用玻璃基底时，可以使用氟化氢腐蚀从而弱化碳纳米结构和/或过渡金属纳米粒子催化剂对基底的粘附。

本文中所公开的碳纳米结构包含在具有复杂结构形态的网络中的碳纳米管(CNT)，上文中已经对其进行了更详细描述。不受任何理论或机制约束的情况下，认为这种复杂结构形态是由在CNT生长条件下在基底上制备碳纳米结构造成的，所述CNT生长条件能够产生每秒几微米的数量级的快速生长速率。快速CNT生长速率与CNT的相互紧密接近结合，能够赋予CNT观察到的支化、交联和共享壁模式。在下面的论述中，对用于制造结合到纤维基底的碳纳米结构的技术进行说明。为了简便，所述讨论可将可交替地将位于基底上的碳纳米结构称为CNT，因为CNT代表碳纳米结构的主要结构成分。

在一些实施方式中，可以将本文中所公开的方法应用于在将典型上浆溶液施加到纤维材料之前重新产生的或作为替代而产生的初生纤维材料。或者，本文中所公开的方法可利用市售纤维材料，例如已经具有施加到其表面的上浆料的丝束。在这种实施方式中，尽管过渡金属纳米粒子催化剂可作为纤维材料与合成的碳纳米结构之间的中间连接器，但可以将上浆料去除从而在两者之间提供直接界面。在合成碳纳米结构之后，可以根据需要将另外的上浆剂施加到纤维材料。为了碳纳米结构的分离，可使用任意一种上述上浆或涂层从而有助于分离工艺。同样适用于形成碳纳米结构的基底包括带条、片和甚至能够用于提供成形碳纳米结构产物的三维形式。本文中所述的方法使得可连续制造CNT，所述CNT构成如下的碳纳米结构网络，该碳纳米结构网络沿丝束、带、织物和其它3D机织结构的可缠绕长度具有均匀的长度和分布。

如本文中所使用的，术语“纤维材料”是指以纤维作为其基本结构成分的任何材料。所述术语涵盖纤维、长丝、纱线、丝束、带(tape)、织物和无纺布、合股纱(ply)、垫子等。

如本文中所使用的，术语“可缠绕维度”是指纤维材料的至少一个维度的长度不受限制，从而允许所述材料存放在线轴或芯轴上。尽管更大的线轴是可用的，但用5～20磅的线轴可以容易地实施本文中所述的方法。此外，可引入预处理操作，其将非常大的例如100磅或更大的可缠绕长度分成易于处理的维度，例如两个50lb线轴。

如本文中所使用的，术语“碳纳米管”(CNT，复数形式为多个CNT(CNTs))是指富勒烯家族的大量圆柱状碳同素异形体中的任一者，包括单壁碳纳米管(SWNT)、双壁碳纳米管(DWNT)和多壁碳纳米管(MWNT)。CNT可以由富勒烯状结构覆盖或为开放式的。CNT包括封装其它材料的那些。CNT能够以支化网络、缠绕网络及其组合的方式呈现。在基底上制备并形成碳纳米结构的CNT可以包括与MWNT、SWNT或DWNT不同的独特CNT模式(motif)，或碳纳米结构可包括这些CNT模式的混合物。

如本文中所使用的，“长度均匀”是指在制造碳纳米结构的反应器中生长的CNT的平均长度。“均匀长度”是指对于在约1微米至约500微米之间变化的CNT长度，所述CNT具有公差为加上或减去总CNT长度的约20％或更小的长度。在非常短的长度例如1～4微米情况下，这种误差可能在总CNT长度的约加上或减去20％至约加上或减去1微米，即稍微超过总CNT长度的约20％的范围内。在碳纳米结构的情况下，通过生长的CNT的长度可以对碳纳米结构的至少一个维度进行控制。

如本文中所使用的，“分布均匀”是指在生长基底如纤维材料上的CNT的密度一致性。“分布均匀”是指所述CNT在纤维材料上的密度的公差为加上或减去约10％覆盖率，所述覆盖率被定义为由CNT覆盖的纤维的表面积的百分比。对于直径8nm的5壁CNT，这等效于±1500CNT/μm²。这种数值假设CNT内的空间是可填充的。

如本文中所使用的，术语“过渡金属”是指在周期表d区中的任何元素或元素合金。术语“过渡金属”也包括基本(base)过渡金属元素的盐形式例如氧化物、碳化物、氮化物等。

如本文中所使用的，术语“纳米粒子”或NP(复数形式为多个NP(NPs))或其语法等效体是指当量球径(equivalent spherical diameter)的尺寸在约0.1～约100纳米之间的粒子，但NP无需为球形。过渡金属NP特别是可充当充当纤维材料上的CNT生长的催化剂。

如本文中所使用的，术语“上浆剂(sizing agent)”、“纤维上浆剂”或仅“上浆”或“上浆料”都是指如下的材料，其在纤维制造中用作涂层以保护纤维的完整性，在复合材料中的纤维和基底材料之间提供增强的界面相互作用，和/或改变和/或强化纤维的特定物理性质。

如本文中所使用的，术语“材料停留时间”是指沿着可缠绕维度的纤维材料的离散点在本文中所述CNS工艺期间暴露于CNT生长条件的时间长度。这种定义包括当采用多个CNT生长室时的停留时间。

如本文中所使用的，术语“线速度”是指可将可缠绕维度的纤维材料进料通过本文中所述CNT合成工艺的速度，其中线速度是通过一个或多个CNT室的长度除以材料停留时间而确定的速度。

在一些实施方式中，CNT负载的纤维材料包括可缠绕维度的纤维材料和在纤维材料上生长的碳纳米结构形式的碳纳米管(CNT)。

不受任何理论或机制约束的情况下，作为形成CNT的催化剂的过渡金属NP可通过形成CNT生长晶种结构而催化CNT生长。在一个实施方式中，所述形成CNT的催化剂可保留在纤维材料的基部(即基部生长)。在这种情况下，最初通过过渡金属纳米粒子催化剂形成的晶种结构足以用于连续非催化的晶种CNT生长，而不允许催化剂沿着CNT生长前缘移动(即尖端生长)。在这种情况下，NP充当CNS与纤维材料的连接点。

提供具有CNS负载的纤维材料的复合材料，其中CNT基本上长度均匀。在本文中所述的连续方法中，能够调节纤维材料在CNT生长室中的停留时间从而控制CNT生长并最终控制CNT和CNS的长度。这些特征提供了控制所生长CNT的特定性质并因此控制CNS的性质的手段。也能够通过调节碳原料和载气流速以及反应温度来控制CNT长度。可以通过控制例如用于制备CNT的催化剂的尺寸来实现对CNT性质的另外的控制。例如，可以特别地使用1nm的过渡金属纳米粒子催化剂从而提供SWNT。可使用更大的催化剂以主要制备MWNT。

另外，所用CNT生长方法适用于提供具有均匀分布的CNT的CNS负载的纤维材料，同时避免CNT成束和/或聚集，而在其中将预成形CNT悬浮或分散于溶剂介质中并手工施加至纤维材料的工艺中可能发生所述CNT成束和/或聚集。在一些实施方式中，假设直径为约8nm的5壁CNT，以覆盖即被覆盖纤维材料表面积的百分比表示的最大分布密度可最高达约55％。通过将在CNT内的空间视为“可填充”空间来计算这种覆盖率。可通过改变表面上的催化剂分散度以及控制气体组成和工艺速度来实现多种分布/密度值。通常对于给定参数组，在整个纤维表面上实现在约10％内的覆盖百分比。较高密度和较短CNT(例如长度小于约100微米)可用于改进机械性质，而较长CNT(例如长度大于约100微米)和较低密度可用于改进热性质和电性质，但提高的密度可仍是有利的。当生长更长CNT时，可得到较低的密度。这可能是因为更高的温度和更快的生长，导致更低的催化剂粒子收率。

CNS负载的纤维材料可包括纤维材料如长丝、纤维纱线、纤维丝束、纤维编织物、织物、无纺纤维垫、纤维合股纱和其它3D织物结构。长丝包括直径在约1微米～约100微米的尺寸范围内的高纵横比纤维。纤维丝束通常是紧凑结合的长丝的束并且通常绞合在一起以得到纱线。

纱线包括紧密结合的绞合长丝的束。纱线中的每一长丝直径相对均匀。纱线具有不同的重量，将该重量描述为它们的‘特克斯’，表示1000延米的重量，单位为克，或旦尼尔(denier)，表示10000码的重量，单位是磅，典型的特克斯范围通常为约200特克斯～约2000特克斯。

丝束包括松散结合的未绞合长丝的束。如在纱线中的，丝束中的长丝直径通常是均匀的。丝束也具有不同重量并且特克斯范围通常为200特克斯～2000特克斯。其特征通常在于丝束中长丝的千数，例如12K丝束、24K丝束、48K丝束等。

带是可组装成织物或可代表无纺平坦丝束的材料。带具有不同宽度并且通常是类似于带状物(ribbon)的两面结构。在带的一侧或两侧进行CNT注入。CNS负载的带可类似于平坦基底表面上的“地毯”或“覆盖物”。然而，由于在CNS结构形态中发生的支化和交联的程度显著更高，所以可易于将CNS与常规排列的CNT覆盖物区分开。而且，能够以连续模式实施本文中所述的方法以将带的线轴功能化。

纤维编织物代表了密集堆积的纤维的绳索类结构。例如从纱线组装这种结构。编织物结构可以包括中空部分或可以围绕另一芯材组装编织物结构。

CNT向CNT负载的纤维材料提供其特征性质，例如机械强度、中低电阻率、高热导率等。例如，在一些实施方式中，碳纳米管负载的纤维材料的电阻率低于母体纤维材料的电阻率。同样，这种性质可转移到分离的CNS。更通常地，所得CNT负载的纤维表现这些特性的程度可随着纤维由碳纳米管覆盖的程度和密度而变。假设8nm直径的5壁MWNT，可覆盖纤维的0～55％的任何量的纤维表面积(这种计算还将CNT内的空间视为可填充的)。这个数值对于较小直径的CNT是较低的，而对于较大直径的CNT是较大的。55％表面积覆盖率等效于约15000CNT/微米²。可以以取决于CNT长度的方式赋予纤维材料以其它CNT性质，如上所述的。碳纳米结构内的CNT的长度为约1微米～约500微米，包括约1微米、约2微米、约3微米、约4微米、约5微米、约6微米、约7微米、约8微米、约9微米、约10微米、约15微米、约20微米、约25微米、约30微米、约35微米、约40微米、约45微米、约50微米、约60微米、约70微米、约80微米、约90微米、约100微米、约150微米、约200微米、约250微米、约300微米、约350微米、约400微米、约450微米、约500微米，以及其间的所有值和子区间。例如，CNT长度也可小于约1微米，包括约0.5微米。CNT也可大于500微米，包括例如约510微米、约520微米、约550微米、约600微米、约700微米以及其间所有值和子区间。应理解，这种长度容许存在交联和支化，且因此长度可以为从生长基底的底部到CNS边缘测量的复合长度。

还可将长度为约1微米～约10微米的CNT引入本文中所述的CNS中。这种CNT长度还可用于提高剪切强度的应用中。CNT的长度也可为约5微米～约70微米。如果在纤维方向上排列所述CNT，那么这种CNT长度可用于拉伸强度提高的应用中。CNT的长度还可为约10微米～约100微米。这样的CNT长度可用于提高电性质/热性质以及机械性质。具有约100微米～约500微米长度的CNT也可有利于提高电性质和热性质。通过调节碳原料和惰性气体流速以及改变线速度和生长温度，易于实现对CNT长度的这种控制。

在一些实施方式中，包括可缠绕长度的CNS负载的纤维材料的复合材料可具有具有不同CNT长度的多个均匀区域。例如，可期望具有：CNS负载的纤维材料的第一部分，其具有均匀较短的CNT长度以增强剪切强度性质；和相同可缠绕材料的第二部分，其具有均匀较长的CNT长度以增强电或热性质。

在纤维材料上快速生长CNS的方法使得可利用可缠绕纤维材料对连续方法中具有均匀性的CNT的长度进行控制。在材料停留时间为5～300秒的条件下，对于3英尺长的系统的连续方法的线速度可为约0.5ft/分钟～约36ft/分钟或更大的任意值。所选速度取决于下文所进一步说明的各种参数。

在一些实施方式中，约5秒～约30秒的材料停留时间可产生长度在约1微米至约10微米之间的CNT。在一些实施方式中，约30秒至约180秒的材料停留时间可产生长度在约10微米至约100微米之间的CNT。在另外其它的实施方式中，约180秒至约300秒的材料停留时间可产生长度在约100微米至约500微米之间的CNT。本领域普通技术人员将认识到，这些范围是近似的并且CNT长度也可由反应温度以及载体和碳原料浓度和流速进行调节。

在一些实施方式中，用于CNS生长的连续方法可包括：(a)在可缠绕维度的纤维材料的表面上设置形成碳纳米管的催化剂；和(b)在纤维材料上直接合成碳纳米管，从而形成CNS负载的纤维材料。对于9英尺长的系统，所述方法的线速度可为约1.5ft/分钟～约108ft/分钟。通过本文中所述的方法实现的线速度允许以短的制造时间形成商业上相关量的CNS负载的纤维材料。例如，在36ft/分钟的线速度下，CNS负载的纤维的量(超过在纤维上的CNT的5重量％)可超过如下系统中每天所制造材料100磅或更多，该系统被设计为同时处理5根独立丝束(20磅/丝束)。可以通过重复的生长区将系统制造成立即或以更快的速度制造更多的丝束。

如下文中进一步所述的，可以将所述催化剂制备成如下所述的液体溶液：其含有包含过渡金属纳米粒子的形成CNT的催化剂。所合成纳米管的直径与如上所述的过渡金属纳米粒子的尺寸有关。在一些实施方式中，可得到形成CNT的过渡金属纳米粒子催化剂的商业分散体，可以对其不加稀释便使用，在其它实施方式中，可稀释催化剂的商业分散体。是否稀释这种溶液可取决于如上所述待生长CNT的期望密度和长度。

碳纳米管合成可基于化学气相沉积(CVD)工艺并且在高温下发生。具体温度随所选催化剂而变，但是通常在约500℃至1000℃的范围内。该操作涉及将纤维材料加热至上述范围内的温度以支持碳纳米管合成。

然后在催化剂负载的碳纤维材料上实施CVD促成的纳米管生长。通过例如含碳进料气例如乙炔、乙烯、甲烷和/或乙醇来促成CVD方法。CNT合成方法通常使用惰性气体(氮气、氩气、氦气)作为主要载气。通常在总混合物的约0％至约50％的范围内提供碳给料。通过从生长室除去湿气和氧而准备用于CVD生长的基本上惰性的环境。

可以通过喷洒或浸涂溶液或通过例如等离子体工艺进行气相沉积而实现在纤维材料上设置催化剂的操作。因此，在一些实施方式中，在溶剂中形成催化剂的溶液之后，可通过用所述溶液喷洒或浸涂纤维材料或者通过喷洒和浸涂的组合来施加催化剂。单独或组合使用任一技术都能够采用一次、两次、三次、四次、直至任何次数，以提供用形成CNT的催化剂充分地均匀涂布的纤维材料。当采用浸涂时，例如，可以将纤维材料放到第一浸浴中，在第一浸浴中持续第一停留时间。当采用第二浸浴时，可以将纤维材料放到第二浸浴中，持续第二停留时间。例如，根据浸渍构造和线速度，纤维材料可在形成CNT的催化剂溶液中处理约3秒至约90秒。采用喷洒或浸涂工艺，得到催化剂表面密度为小于约5％表面覆盖率至高达约80％覆盖率的纤维材料，其中形成CNT的催化剂纳米粒子几乎是单层的。在一些实施方式中，在纤维材料上涂布形成CNT的催化剂的工艺应至多制得单层。例如，在形成CNT的催化剂的堆叠上的CNT生长可削弱CNT注入纤维材料的程度。在其它实施方式中，可使用如下方式将过渡金属催化剂沉积在纤维材料上：蒸发技术；电解沉积技术；和其它沉积工艺如将过渡金属催化剂以金属有机盐、金属盐或其它促进气相输送的组合物的形式添加到等离子体进料气中。

因为生长碳纳米管的方法被设计成连续的，所以可以在一系列浴槽中浸涂可缠绕的纤维材料，其中浸涂浴在空间上是分开的。在其中正在重新产生初始纤维的连续方法中，形成CNT的催化剂的浸浴或喷洒可为第一步骤。在其它实施方式中，在其它上浆剂存在下，可将形成CNT的催化剂施加于新形成的纤维。形成CNT的催化剂和其它上浆剂的这种同时施加，可将形成CNT的催化剂设置在纤维材料的上浆表面上，从而产生较差粘附的CNT涂层。

所用催化剂溶液可为过渡金属纳米粒子，其可为任何如上所述的d区过渡金属。另外，所述纳米粒子可包括呈元素形式或盐形式和其混合的d区金属的合金和非合金混合物。这种盐形式包括但不限于氧化物、碳化物、醋酸盐和氮化物。非限制性例示性过渡金属NP包括Ni、Fe、Co、Mo、Cu、Pt、Au和Ag和其盐及其混合物。在一些实施方式中，通过将形成CNT的催化剂直接施加或注入于纤维材料，同时进行防护涂层沉积，在纤维上沉积这种形成CNT的催化剂。这些过渡金属催化剂中的许多可易于从多个供应商商购获得，所述供应商包括例如Sigma Aldrich(St.Louis,MO)或菲洛泰克公司(Bedford,NH)。

用于将形成CNT的催化剂施加于纤维材料的催化剂溶液可在允许形成CNT的催化剂均匀地充分分散的任意普通溶剂中。这种溶剂可包括但不限于水、丙酮、己烷、异丙醇、甲苯、乙醇、甲醇、四氢呋喃(THF)、环己烷或具有受控极性以产生形成CNT的催化剂纳米粒子的适当分散体的任何其它溶剂。形成CNT的催化剂的浓度可在约1:1至1:10000的催化剂与溶剂的范围内。当同时施加防护涂层和形成CNT的催化剂时，也可使用这种浓度。

在一些实施方式中，可在沉积形成CNT的催化剂之后在约500℃和1000℃之间的温度下加热纤维材料以合成碳纳米管。可在引入碳给料以进行CNT生长之前或基本上与其同时，在这些温度下进行加热。

在一些实施方式中，用于制造碳纳米结构的方法包括：从纤维材料除去上浆剂；在纤维材料上共形施加抑制粘附力的涂层(即抗胶粘剂涂层)；向纤维材料施加形成CNT的催化剂；将纤维材料加热到至少500℃；和在纤维材料上合成碳纳米管。在一些实施方式中，所述CNS生长工艺的操作包括：从纤维材料除去上浆剂；将抑制粘附力的涂层施加于纤维材料；将形成CNT的催化剂施加于纤维；将纤维加热至CNT合成温度；和在负载催化剂的纤维材料上进行CVD促成的CNS生长。因此，当采用商业纤维材料时，构造CNS负载的纤维的方法可包括在纤维材料上设置抑制粘附力的涂层和催化剂之前从纤维材料除去上浆料的非连续步骤。

在纤维材料上合成碳纳米管可包括很多形成碳纳米管的技术，包括在共同待审的美国专利申请公布2004/0245088号中所公开的那些技术，将所述专利申请通过参考并入本文中。在纤维上生长的CNS可通过例如如下的技术来形成：微腔、热或等离子体增强的CVD技术、激光烧蚀、电弧放电和高压一氧化碳(HiPCO)。在一些实施方式中，可在CNT合成之前除去任何常规的上浆剂。在一些实施方式中，将乙炔气体电离以产生一股冷碳等离子体以用于CNT合成。向载带催化剂的纤维材料引导等离子体。因此，在一些实施方式中，在纤维材料上合成CNS包括：(a)形成碳等离子体；和(b)将碳等离子体引导至设置在纤维材料上的催化剂上。通过如上所述的形成CNT的催化剂的尺寸描述所生长的CNT的直径。在一些实施方式中，将上浆的纤维材料加热至约550至约800℃之间以促进CNS合成。为了引发CNT生长，使如下两种气体流入反应器中：工艺气体如氩气、氦气或氮气；和含碳气体例如乙炔、乙烯、乙醇或甲烷。在形成CNT的催化剂的位点处生长CNT。

在一些实施方式中，所述CVD生长是等离子体增强的。可通过在生长过程期间提供电场而产生等离子体。在这些条件下生长的CNT可循着电场方向。因此，通过调节反应器的几何形状，可围绕圆柱纤维放射状生长垂直排列的碳纳米管。在一些实施方式中，围绕纤维的放射状生长不需要等离子体。对于具有不同侧面的纤维材料如带、垫子、织物、合股纱等，可将催化剂设置在一侧或两侧，并且相应地，CNT也可在一侧或两侧生长。

如上所述，可以以足以为可缠绕纤维材料的功能化提供连续工艺的速率实施CNS合成。许多仪器构造促进这种连续合成并导致复杂的CNS形态，如下所示例的。

用于连续CNS合成的一种构造涉及一种最佳形状(与基底的尺寸和形状匹配的形状)的反应器，其用于直接在纤维材料上合成和生长碳纳米管。可将反应器设计为用于制造载带CNS的纤维的连续在线(in-line)工艺中。在一些实施方式中，通过化学气相沉积(“CVD”)工艺，可在多区反应器(multi-zone reactor)中在大气压力下和在约550℃至约800℃范围内的高温下生长CNS。在大气压力下发生合成的事实是促成将反应器引入用于纤维上CNS合成的连续处理线中的一个因素。与使用这种区域反应器(zone reactor)的在线连续处理一致的另一优势在于，在数秒内发生CNT生长，这与现有技术中其它步骤和仪器构造中典型的数分钟(或更长)不同。

根据多种实施方式的CNS合成反应器包括如下特征：

最佳形状的合成反应器：调节生长室的尺寸以更有效地匹配移动穿过其的基底的尺寸，提高反应速率，同时通过降低反应容器的总体体积而提高工艺效率。可将最佳形状的生长室的横截面保持为室与基底的体积比低于10000。在一些实施方式中，所述室的横截面保持在低于1000的体积比。在其它实施方式中，所述室的横截面保持在低于500的体积比。

虽然气体沉积工艺如CVD通常仅受压力和温度支配，但是体积对沉积效率具有显著的影响。通过使基底的形状与生长室匹配，存在更大的机会发生生产性形成CNS的反应。应理解，在一些实施方式中，合成反应器具有如下所述的横截面以提供更小的反应器体积，该横截面为根据在其上生长CNS的基底形状的多边形形式描述的横截面。在一些实施方式中，可对称地通过侧面或通过反应器的顶板和底板，在反应器中心或在目标生长区内引入气体。这会提高整个CNT生长速率，因为进入的进料气在系统的最热部分进行连续补充，这是CNT生长最活跃之处。这种恒定的气体补充是由成形的CNT反应器显示的增大的生长速率的重要方面。

分区：提供相对凉的净化区的腔室悬挂在合成反应器的两端。申请人已经确定，如果热气体与外部环境(即，在反应器之外)混合，那么大部分纤维材料的降解将增大。凉的净化区在内部系统和外部环境之间提供缓冲。在现有技术中已知的典型CNT合成反应器构造通常需要谨慎(且缓慢)地冷却基底。在本CNS生长反应器的出口处的凉净化区实现了在短时间段内冷却，如对于连续在线处理所需的。

非接触型热壁金属反应器：在一些实施方式中，可以采用由金属、特别是由不锈钢制成的热壁反应器。这可能显得违反直觉，因为金属、特别是不锈钢较易于碳沉积(即，烟灰和副产物形成)。因此，大多数CNT反应器构造使用石英反应器，因为碳沉积较少、石英较易于清洁并且石英有助于样品观测。

然而，已经观测到，在不锈钢上增加的烟灰和碳沉积产生更一致、更快、更有效的并且更稳定的CNT生长。在不受理论束缚的情况下，已经表明，与大气操作结合，在反应器中实施的CVD工艺扩散受限。也就是说，催化剂是“过量供给的”；由于其相对较高的分压(高于反应器在部分真空下操作时的情况)，因此在反应器系统中可得到过多的碳。因此，在开放系统，特别是清洁的开放系统中，过多的碳可粘附到催化剂粒子，损害其合成CNT的能力。在一些实施方式中，当反应器因在金属反应器壁上沉积有烟灰而“脏”时，特意地运行矩形反应器。一旦碳沉积成反应器壁上的单层，则碳便易于沉积在自身上方。因为一些可得碳因这种机制而“被抽出”，所以呈基团(radical)形式的其余碳原料会以不使催化剂中毒的速率与催化剂反应。现有系统会“清洁地”运行，如果其对连续处理开放，那么将在减小的生长速率下产生低得多的CNT产率。

尽管如上所述“脏”式进行CNT合成通常是有利的，但是当烟灰产生堵塞时，仪器的特定部分如气体集流管(manifold)和进口会负面影响CNT生长方法。为了克服这个问题，可用烟灰抑制涂层例如二氧化硅、氧化铝或MgO保护CNT生长反应室的这种区域。实际上，仪器的这些部分可浸涂于这些烟灰抑制涂层中。金属例如可用于这些涂层，因为INVAR具有类似的CTE(热膨胀系数)，从而确保涂层在较高温度下适当胶粘，从而防止烟灰显著积累在关键区域中。

在一些实施方式中，所述反应室可以包含SiC、氧化铝或石英作为主要室材料，因为其不与CNS合成的反应气体反应。这种特征使得效率提高并在长时间操作期间提高可操作性。

组合的催化剂还原和CNS合成：在CNT合成反应器中，催化剂还原和CNS生长两者都在反应器内发生。这种特征是重要的，因为如果作为不连续操作实施，那么还原操作不能足够及时地实现以用于连续工艺中。在典型的碳纳米管合成工艺中，实施催化剂还原通常耗费1～12小时。在根据本文中所述实施方式合成碳纳米结构中，至少部分地由于将碳进料气体引入反应器中心，而非像使用圆柱形反应器通常引入末端的事实，所以催化剂还原和CNS合成两者都发生在反应器中。当纤维进入加热区时发生还原过程；至此，气体已经有时间与器壁反应并且在与催化剂反应并引起氧化还原作用(通过氢基团相互作用)之前冷却下来。其为这种其中发生还原的过渡区域。在系统中的最热等温区，发生CNS生长，在接近反应器中心的气体入口附近处出现最大生长速率。

在一些实施方式中，当采用松散相连的纤维材料如丝束时，所述连续工艺可包括展开丝束的线股(strand)和/或长丝的操作。因此，例如，因为将丝束退绕(unspool)，所以可使用基于真空的纤维展开系统将其展开。当采用可相对刚性的上浆纤维时，可采用另外的加热以“软化”丝束以促进纤维展开。包含单独长丝的展开纤维可足够展开以暴露长丝的整个表面积，因此允许丝束在后续工艺步骤中更有效地反应。这种展开可使整个3k丝束接近约4英寸至约6英寸之间。展开的丝束可通过由如上所述等离子体系统组成的表面处理步骤。在将防护涂层施加并粗糙化之后，展开的纤维然后可通过形成CNT的催化剂浸浴。得到其表面上放射状分布有催化剂粒子的丝束纤维。催化负载丝束纤维然后进入适当的CNT生长室，例如上文所述的最佳形状的腔室，其中将通过大气压力CVD或PE-CVD工艺的流程用于在高达每秒若干微米的速率下合成CNS。此时丝束纤维离开CNT生长反应器，所述丝束纤维具有CNS形态的放射状排列的CNT。

在一些实施方式中，在分离之前，CNT负载的纤维材料可通过又另一个处理工艺，所述处理工艺在一些实施方式中为用于将CNS功能化的等离子体工艺。可将另外的CNS功能化用于促进其对特定树脂的粘附力。因此，在一些实施方式中，所述方法可提供具有功能化CNS的CNT负载的纤维材料。在使CNS仍在纤维上的情况下完成这种功能化工艺，能够提高处理均匀性。

在一些实施方式中，在可缠绕纤维材料上生长CNS的连续方法可实现在约0.5ft/分钟至约36ft/分钟之间的线速度。在其中CNT生长室为3英尺长并且在750℃生长温度下操作的这种实施方式中，所述方法可用约6ft/分钟至约36ft/分钟的线速度运行，以制造例如长度在约1微米至约10微米之间的CNT。所述方法也可用约1ft/分钟至约6ft/分钟的线速度运行，以制造例如长度在约10微米至约100微米之间的CNT。所述方法也可用约0.5ft/分钟至约1ft/分钟的线速度运行，以制造例如长度在约100微米至约200微米之间的CNT。CNT长度不仅与线速度和生长温度有关，然而，碳原料和惰性载气两者的流速也可影响CNT长度。例如，由在高线速度(6ft/分钟至36ft/分钟)下的在惰性气体中小于1％碳原料组成的流速将使CNT的长度在1微米至约5微米之间。由在高线速度(6ft/分钟至36ft/分钟)下的在惰性气体中超过1％碳原料组成的流速将使CNT的长度在5微米至约10微米之间。

在一些实施方式中，可经过所述方法同时运行多于一种碳材料。例如，多个带丝束、长丝、线股等可并行通过所述方法。因此，任何数目的预制线轴的纤维材料可并行通过所述方法并且在该方法结束时再缠绕。可并行运行的缠绕纤维材料的数目可包括一、二、三、四、五、六直至可由CNT生长反应室的宽度容纳的任何数目。此外，当多种纤维材料通过所述方法时，收集线轴的数目可小于所述方法开始时的线轴数目。在这种实施方式中，可使线股、丝束等通过将这种纤维材料组合成高级纤维材料例如织物等的其它工艺。例如，所述连续方法也可引入后处理剪短机，其有助于形成CNS负载的短切纤维垫。

所述连续处理可任选地还包括CNS化学工艺。因为CNS是CNT的聚合网络，所以可以对CNS材料都实施与单独化的CNT相关的化学工艺。这种化学工艺可与CNS的制备一起或单独实施。在一些实施方式中，可对CNS进行改性，同时其仍是基底结合的。这可有助于CNS材料的净化。在其它实施方式中，在从在其上合成了CNS的基底将CNS除去之后，实施CNS化学工艺。除了氟化、氧化、还原等以外，例示性化学工艺还包括上文中所述的那些。在一些实施方式中，CNS材料能够用于储氢。在一些实施方式中，通过连接到另一种聚合结构以形成二嵌段聚合物，可对CNS结构进行改性。在一些实施方式中，CNS结构可用作用于连接生物分子的平台。在一些实施方式中，能够以用作传感器的方式来构造CNS结构。在一些实施方式中，可将CNS结构引入基质材料中以形成复合材料。在一些实施方式中，可利用已知试剂对CNS结构进行改性以释放(unzip)CNT并形成石墨烯纳米带。本领域技术人员能够意识到大量的其它化学工艺和下游应用。

在一些实施方式中，所述方法允许在纤维材料上合成第一量的第一类型的CNS，其中所述第一类型的CNS包含为了改变纤维材料的至少一种第一性质而选择的CNT。随后，所述方法允许在纤维材料上合成第二量的第二类型的CNS，其中所述第二类型的CNS包含为了改变纤维材料的至少一种第二性质而选择的碳纳米管。

在一些实施方式中，CNT的第一量和第二量是不同的。这可伴随有或不伴随有CNT类型的变化。由此，即使CNT的类型保持不变，也可以用改变CNS的密度来改变原始纤维材料的性质。CNT的类型可以包括例如CNT的长度和壁的数量。在一些实施方式中，所述第一量和第二量相同。如果期望在沿纤维材料两个不同拉伸方向上的性质不同，则可改变CNT的类型，例如CNT长度。例如，可将较长的CNT用于电/热应用，而将较短的CNT用于机械强化应用。

电导率或比电导是材料传导电流的能力的度量。具有特殊结构参数如扭曲度的CNT能够高度导电，由此展示金属性质，所述扭曲度与CNT的手性有关。关于CNT手性的命名法的公认系统已经正式化并被本领域技术人员所公认。由此，例如CNT通过双指标(n，m)相互区分，其中n和m是描述六边形石墨的切割和卷绕的整数，使得当其在圆柱体的表面上卷绕并将边缘密封在一起时构成管。当两个指标相同(m＝n)时，将得到的管称为“扶手椅”(arm-chair)(或n,n)型，因为当垂直于CNT轴切割管时，仅六边形的侧面露出且其在管边缘外围周围的图案好像是重复n次的扶手椅的扶手和座。扶手椅CNT、尤其是SWNT是金属性的，并具有极高的电导率和热导率。另外，这种SWNT具有极高的拉伸强度。

除了扭曲度之外，CNT直径也影响电导率。如上所述，通过使用受控尺寸的形成CNT的催化剂纳米粒子，能够控制CNT的直径。CNT还可形成为半导体材料。多壁CNT(MWNT)的电导率会更复杂。MWNT内的壁间反应(interwall reaction)可在单独的管上不均匀地重新分配电流。相反，在穿过金属单壁纳米管(SWNT)的不同部分上电流无变化。与金刚石晶体和共面(in-plane)石墨片相比，碳纳米管也具有非常高的热导率。在CNS中可展示CNT的这些固有特性中的任一种。在一些实施方式中，CNS能够有助于实现材料的性质增强，所述材料中CNS的引入程度大于单独化的CNT的引入程度。

实施例

实施例1：各种碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物与未涂布的遮盖物的比较。获得了具有8g/m²单位面积重量的未涂布的碳纤维遮盖物、具有8g/m²单位面积重量的Ni涂布的碳纤维遮盖物和具有11g/m²单位面积重量的Cu/Ni涂布的碳纤维遮盖物，然后对各种性质进行了测量。然后根据上文中所述的步骤，将碳纳米结构涂布在纤维遮盖物上。表3总结了在纤维遮盖物上涂布碳纳米结构前后的纤维遮盖物的各种性质的试验数据。

表3

如同所示的，将碳纳米结构涂布在碳纤维遮盖物上显著降低了电阻并提高了单位面积重量。

实施例2：比较在4GHz下的屏蔽效能。在相同的测量条件下，对示例性碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物在4GHz下的电磁辐射屏蔽效能与大量商业或非商业电磁辐射屏蔽结构的进行了比较。将屏蔽效能数据总结在表4中。

表4

如表4中所示，除了喷涂的碳纳米管之外，碳纳米结构涂布的纤维遮盖物的归一化性能大于所有试验的材料所观察到的归一化性能。

实施例3：碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的作为电磁辐射频率的函数的屏蔽效能。图11显示了关于碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物和比较的未涂布的遮盖物的作为电磁辐射频率的函数的屏蔽效能的示意图，所述屏蔽效能的单位是dB。如图11中所示，通过涂布纤维遮盖物，实现了大约15dB的屏蔽效能提高。关于图11中所示的数据，纤维遮盖物为具有10g/m²单位面积重量的Ni,Cu/碳纤维遮盖物，且涂布的碳纤维遮盖物具有施加到其上的5g/m²的碳纳米结构。按照ASTM4935进行了试验。

实施例4：在不同碳纳米结构负载量下碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的作为电磁辐射频率的函数的屏蔽效能。在碳纳米结构相对于碳纤维遮盖物为1:2和2:1的负载量的条件下，制备了碳纤维遮盖物。图12和13显示关于碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的作为电磁辐射频率函数的屏蔽效能的示意图，所述屏蔽效能的单位为dB。图12显示以1:2的比例包含碳纳米结构和碳纤维的碳纤维遮盖物的数据，且图13显示以2:1的比例包含碳纳米结构和碳纤维的碳纤维遮盖物的数据。在两种情况中，观察到了非常高的总屏蔽效能。

实施例5：在聚合物基底上的碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的作为电磁辐射频率的函数的屏蔽效能。制备了示例性的碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物并施加到聚合物基底。对作为施加到聚合物基底之前和之后的电磁辐射频率的函数的屏蔽效能进行了评价，并还与单独的聚合物基底的屏蔽效能进行了比较。图14显示作为电磁辐射频率的函数的屏蔽效能的示意图，所述屏蔽效能为关于施加到聚合物基底之前和之后的碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的屏蔽效能。还提供了仅聚合物基底情况下的对比数据。如图14中所示，碳纳米结构涂布的基底在施加到聚合物基底之前和之后具有大致相同的屏蔽效能。相反，聚合物基底具有非常低的屏蔽效能。由此，通过将碳纳米结构涂布的纤维遮盖物施加到基底，可有效地将电磁辐射保护特性传递到其上。

碳纳米结构涂布的纤维遮盖物还能够与包含分散的碳纳米结构的聚合物基质结合以实现类似的效果。图15显示了作为电磁辐射频率的函数的屏蔽效能的示意图，所述屏蔽效能为关于与还包含10％碳纳米结构的聚合物基底结合之前和之后的碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的屏蔽效能。如图15中所示，在这种情况中碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物和聚合物基质两者都单独提供屏蔽效能。当将两者结合时，观察到了更大的屏蔽效能。

实施例6：在重叠的碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的接缝周围的泄露。为了确定存在接缝(seam)处(例如当包裹电缆时或在外壳的拐角处)材料的性能，将两个碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物完全重叠，然后逐渐削减。图16显示了关于具有不同重叠程度的两个碳纳米结构涂布的碳纤维遮盖物的屏蔽效能的示意图。如图16中所示，在重叠小至2％时，屏蔽效能与单一碳纳米结构层的没有显著不同。在更大重叠程度处，屏蔽效能提高。

尽管已经参照公开的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员将易于理解，这些只是本发明的示例性内容。应理解，在不背离本发明主旨的条件下，能够完成各种变体。可对本发明进行改进以包含迄今未描述的任意数量的变化、改变、取代或等价布置，但其与本发明的主旨和范围一致。另外，尽管已经对本发明的多种实施方式进行了描述，但应理解，本发明的方面可仅包括所述实施方式的一部分。因此，不能将本发明看作由上述说明限制。

Claims (31)

1.一种导电结构，其包含：

支撑层，所述支撑层包含多个纤维，所述支撑层具有限定在所述纤维之间的孔；和

多个碳纳米结构，所述碳纳米结构至少部分地对所述纤维进行共形涂布并桥接限定在相邻纤维之间的孔从而形成连续的碳纳米结构层；

其中各个碳纳米结构包含多个碳纳米管，所述多个碳纳米管是支化的、交联的和相互共享共用壁的。

2.权利要求1的导电结构，其中所述纤维包含碳纤维、玻璃纤维或其任意组合。

3.权利要求1的导电结构，其中所述纤维涂布有金属化层。

4.权利要求3的导电结构，其中所述金属化层包含选自如下的金属：镍、铜及其任意组合。

5.权利要求1的导电结构，其中所述支撑层中的所述多个纤维是相对于彼此随机取向的。

6.权利要求1的导电结构，其中所述碳纳米结构不含粘附到所述碳纳米结构的生长基底。

7.权利要求6的导电结构，其中所述碳纳米结构为碳纳米结构薄片材料的形式。

8.权利要求1的导电结构，其中各个碳纳米结构中的所述碳纳米管是在生长基底上形成所述碳纳米结构期间以支化、交联和相互共享共用壁的方式形成的。

9.权利要求1的导电结构，其中所述导电结构基本是平面的。

10.权利要求1的导电结构，其中所述导电结构基本是圆柱状的。

11.权利要求1的导电结构，其中所述多个纤维包含多个碳纳米结构注入的纤维，所述多个碳纳米结构注入的纤维具有从纤维材料的表面生长的碳纳米结构。

12.权利要求1的导电结构，其还包含：

表面，将所述导电结构施加至所述表面。

13.权利要求1的导电结构，其中所述导电结构在至少约30MHz～约8GHz的频率范围内显示对电磁辐射的屏蔽。

14.一种方法，所述方法包括：

提供包含溶剂和多个碳纳米结构的混合物；

其中各个碳纳米结构包含多个碳纳米管，所述多个碳纳米管是支化的、交联的和相互共享共用壁的；

将所述碳纳米结构分散在所述溶剂中，直至所述碳纳米结构基本不聚集；和

使所述溶剂通过包含多个纤维的支撑层，所述支撑层具有限定在所述纤维之间的孔，由此所述碳纳米结构变得至少部分地共形涂布在所述纤维周围并桥接限定在相邻纤维之间的孔从而形成连续的碳纳米结构层。

15.权利要求14的方法，其中在真空辅助下使所述溶剂通过所述支撑层。

16.权利要求14的方法，其中将所述碳纳米结构分散在所述溶剂中包括对包含所述碳纳米结构的所述混合物进行声波处理。

17.权利要求14的方法，其中所述纤维包含碳纤维、玻璃纤维或其任意组合。

18.权利要求14的方法，其中所述纤维涂布有金属化层。

19.权利要求18的方法，其中所述金属化层包含选自如下的金属：镍、铜及其任意组合。

20.权利要求14的方法，其中所述碳纳米结构不含粘附到所述碳纳米结构的生长基底。

21.权利要求20的方法，其中所述碳纳米结构为碳纳米结构薄片材料的形式。

22.权利要求14的方法，其中所述支撑层中的所述多个纤维是相对于彼此随机取向的。

23.一种方法，所述方法包括：

在溶剂中形成包含多个碳纳米结构和多个短纤维的混合物；

其中各个碳纳米结构包含多个碳纳米管，所述碳纳米管是支化的、交联的和相互共享共用壁的；和

对所述混合物进行过滤，从而以层结构收集所述短纤维和碳纳米结构，其中所述碳纳米结构至少部分地对所述纤维进行共形涂布并桥接限定在相邻纤维之间限定的孔。

24.权利要求23的方法，其中所述短纤维包含碳纳米结构注入的纤维材料，所述碳纳米结构注入的纤维材料具有从纤维材料表面生长的碳纳米结构。

25.权利要求23的方法，其中所述短纤维包含碳纤维、玻璃纤维或其任意组合。

26.权利要求23的方法，其中通过真空过滤，对所述混合物进行过滤进行。

27.权利要求23的方法，其还包括：

利用声波处理将所述碳纳米结构分散在所述溶剂中，直至所述碳纳米结构基本不聚集。

28.权利要求23的方法，其中所述纤维涂布有金属化层。

29.权利要求28的方法，其中所述金属化层包含选自如下的金属：镍、铜及其任意组合。

30.权利要求23的方法，其中所述碳纳米结构不含粘附到所述碳纳米结构的生长基底。

31.权利要求30的方法，其中所述碳纳米结构为碳纳米结构薄片材料的形式。