CN105712314A - 碳纳米管阵列的制备方法和碳纳米管膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种碳纳米管膜的制备方法，首先提供一代替基底及多个碳纳米管阵列，该多个碳纳米管阵列分别设置在多个生长基底的表面；将该多个碳纳米管阵列设置在该代替基底的同一表面，并使该代替基底与该多个碳纳米管阵列之间具有液态介质；使液态介质固化变为固态介质；使该代替基底与该多个生长基底相远离，从而使该多个碳纳米管阵列与该多个生长基底分离，并转移至该代替基底；通过升温使该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间再次形成一液态介质；将该多个碳纳米管阵列在该代替基底表面滑动，使该多个碳纳米管阵列的侧面相互接触，通过范德华力结合，形成一拼接阵列；以及从该拼接阵列拉取该碳纳米管膜。

Description

碳纳米管阵列的制备方法和碳纳米管膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管阵列的制备方法和碳纳米管膜的制备方法。

背景技术

碳纳米管是一种由石墨烯片卷成的中空管状物，其具有优异的力学、热学及电学性质，因此具有广阔的应用领域。由于单根碳纳米管的尺寸为纳米级，难于加以利用，人们尝试将多个碳纳米管作为原材料，制成具有较大尺寸的宏观碳纳米管膜。例如由多个碳纳米管形成的宏观膜状结构，如碳纳米管膜。公告号为CN101458975B的中国发明专利中揭露了一种从碳纳米管阵列中直接拉取获得的碳纳米管膜，这种碳纳米管膜具有较好的透明度，且具有宏观尺度并能够自支撑，其包括多个在范德华力作用下首尾相连的碳纳米管。由于这种直接从阵列中拉取获得的碳纳米管膜中碳纳米管基本沿同一方向延伸，因此能够较好的发挥碳纳米管轴向具有的导电及导热等各种优异性质，具有极为广泛的产业前景，例如可以应用于触摸屏（如中国专利CN101419518B）、液晶显示器（如中国专利CN101498865B）、扬声器（如中国专利CN101605289B）、加热装置（如中国专利CN101868066B）、薄膜晶体管（如中国专利CN101582449B）及导电线缆（如中国专利CN101499337B）等多种领域。

然而，该碳纳米管膜从一碳纳米管阵列中拉出，膜的尺寸受到该碳纳米管阵列尺寸的限制。现有技术中的能够用于拉取碳纳米管膜的碳纳米管阵列是采用化学气相沉积法在生长基底表面生长获得。生长基底的尺寸不但受到制造工艺的限制，还受化学气相沉积反应炉尺寸的限制。目前用于生长碳纳米管阵列的生长基底最大直径约为8英寸，难以满足更大尺寸碳纳米管膜的生产需要。

中国专利CN101734644B公开了一种碳纳米管膜的制备方法，其将从碳纳米管阵列中拉出的碳纳米管膜进一步横向拉伸，从而使碳纳米管膜的宽度方向的尺寸扩大，得到宽度较宽的碳纳米管膜。中国专利CN101676452B公开了一种碳纳米管膜的制备方法，其将从不同碳纳米管阵列的多个碳纳米管膜的端部相互接触实现连接，形成长度延长的碳纳米管膜。然而，从碳纳米管阵列中拉取得到的碳纳米管膜是一种仅由碳纳米管之间通过范德华力相互吸引而搭接形成的超薄膜，对碳纳米管膜进行拉伸或连接时，稍有不慎即会造成碳纳米管膜的破裂，因此这种方法难于大规模实际应用。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的碳纳米管阵列的制备方法和碳纳米管膜的制备方法。

一种碳纳米管拼接阵列的制备方法，包括以下步骤：

S1，提供一代替基底及多个碳纳米管阵列，该多个碳纳米管阵列分别设置在多个生长基底的表面，该碳纳米管阵列靠近该生长基底的表面为第一表面，远离该生长基底的表面为第二表面，该碳纳米管阵列的形态能够使得碳纳米管膜从该碳纳米管阵列中连续地拉出；

S2，将该多个碳纳米管阵列的第二表面设置在该代替基底的同一表面，并使该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间具有液态介质；

S3，使位于该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间的液态介质固化变为固态介质；

S4，通过移动该代替基底与该多个生长基底中的至少一方，使该代替基底与该多个生长基底相远离，从而使该多个碳纳米管阵列与该多个生长基底分离，并转移至该代替基底；

S5，通过升温使该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间再次形成一液态介质；以及

S6，将该多个碳纳米管阵列在该代替基底表面滑动，使该多个碳纳米管阵列的侧面相互接触，通过范德华力结合，形成一拼接阵列，该拼接阵列的形态能够使得碳纳米管膜从该拼接阵列的中连续地拉出。

一种碳纳米管膜的制备方法，包括以下步骤：

S1，提供一代替基底及多个碳纳米管阵列，该多个碳纳米管阵列分别设置在多个生长基底的表面，该碳纳米管阵列靠近该生长基底的表面为第一表面，远离该生长基底的表面为第二表面，该碳纳米管阵列的形态能够使得碳纳米管膜从该碳纳米管阵列中连续地拉出；

S2，将该多个碳纳米管阵列的第二表面设置在该代替基底的同一表面，并使该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间具有液态介质；

S3，使位于该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间的液态介质固化变为固态介质；

S4，通过移动该代替基底与该多个生长基底中的至少一方，使该代替基底与该多个生长基底相远离，从而使该多个碳纳米管阵列与该多个生长基底分离，并转移至该代替基底；

S5，通过升温使该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间再次形成一液态介质；

S6，将该多个碳纳米管阵列在该代替基底表面滑动，使该多个碳纳米管阵列的侧面相互接触，通过范德华力结合，形成一拼接阵列，该拼接阵列的形态能够使得碳纳米管膜从该拼接阵列的中连续地拉出；以及

S8，从该拼接阵列拉取该碳纳米管膜。

相较于现有技术，本发明通过将多个碳纳米管阵列在保持该碳纳米管阵列仍具有拉膜性能的条件下相互拼接，形成面积较大的阵列，再从该拼接后的阵列中拉取宽度较宽或长度较长的碳纳米管膜，避免了对碳纳米管膜进行直接操作引起的破坏。

附图说明

图1为本发明实施例提供的碳纳米管阵列的制备方法的俯视示意图。

图2为本发明实施例提供的碳纳米管阵列的制备方法的侧视示意图。

图3为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图4为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得碳纳米管膜的结构示意图。

图5为本发明一实施例提供的在代替基底与多个碳纳米管阵列之间形成固态介质的制备方法的侧视示意图。

图6为本发明另一实施例提供的在代替基底与多个碳纳米管阵列之间形成固态介质的制备方法的侧视示意图。

图7为本发明实施例设置于两个并排设置的代替基底上的拼接阵列的侧视示意图。

图8为本发明实施例提供的碳纳米管膜的制备方法的俯视示意图。

图9为本发明实施例提供的碳纳米管膜的制备方法的侧视示意图。

主要元件符号说明

碳纳米管阵列	10
		第一表面	102
第二表面	104
		侧面	106
生长基底	20
		代替基底	30
代替基底的表面	302
		碳纳米管膜	40
拉取工具	50
		液态介质	60
固态介质	60’
		低温箱	70
拼接阵列	80

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

以下将结合附图对本发明的碳纳米管阵列的制备方法及碳纳米管膜的制备方法作进一步的详细说明。

请参阅图1及图2，本发明提供一种拼接碳纳米管阵列的制备方法，包括以下步骤：

S1，提供一代替基底30及多个碳纳米管阵列10，该多个碳纳米管阵列10分别设置在多个生长基底20的表面，该多个碳纳米管阵列10靠近该生长基底20的表面为第一表面102，远离该生长基底20的表面为第二表面104，该碳纳米管阵列10的形态能够使得碳纳米管膜40从该碳纳米管阵列10中连续地拉出；

S2，将该多个碳纳米管阵列10的第二表面104设置在该代替基底30的同一表面，并使该代替基底30与该多个碳纳米管阵列10的第二表面104之间具有液态介质60；

S3，使位于该代替基底30与该多个碳纳米管阵列10的第二表面104之间的液态介质60固化变为固态介质60’；

S4，通过移动该代替基底30与该多个生长基底20中的至少一方，使该代替基底30与该多个生长基底20相远离，从而使该多个碳纳米管阵列10与该多个生长基底20分离，并转移至该代替基底30；

S5，通过升温使该代替基底30与该多个碳纳米管阵列10的第二表面104之间再次形成一液态介质60，从而使该多个碳纳米管阵列10能够在该代替基底30表面滑动；

S6，将该多个碳纳米管阵列10在该代替基底30表面滑动，使该多个碳纳米管阵列10的侧面相互接触，通过范德华力结合，形成一拼接阵列80，该拼接阵列80的形态能够使得碳纳米管膜40从该拼接阵列80的中连续地拉出。

该碳纳米管膜40包括首尾相连的碳纳米管，是由多个碳纳米管通过范德华力相互结合并首尾相连形成的宏观结构。

首先对生长于该生长基底20且能够从中拉取碳纳米管膜40的碳纳米管阵列10进行介绍。

该碳纳米管阵列10为通过化学气相沉积的方法生长在该生长基底20的表面202。该碳纳米管阵列10中的碳纳米管基本彼此平行且垂直于生长基底20表面202，相邻的碳纳米管之间相互接触并通过范德华力相结合。通过控制生长条件，该碳纳米管阵列10中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。由于基本不含杂质且碳纳米管相互间紧密接触，相邻的碳纳米管之间具有较大的范德华力，足以使在拉取一些碳纳米管（碳纳米管片段）时，能够使相邻的碳纳米管通过范德华力的作用被首尾相连，连续不断的拉出，由此形成连续的自支撑的宏观膜状结构，即碳纳米管膜40。这种能够使碳纳米管首尾相连的从其中拉出的碳纳米管阵列10也称为超顺排碳纳米管阵列10。该生长基底20的材料可以为P型硅、N型硅或氧化硅等适合生长超顺排碳纳米管阵列10的基底。

从碳纳米管阵列10中连续地拉出的该碳纳米管膜40包括多个首尾相连的碳纳米管。更为具体的，该碳纳米管膜40为可以实现自支撑的碳纳米管膜40，该碳纳米管膜40包括多个基本沿相同方向排列的碳纳米管。请参阅图3及图4，在该碳纳米管膜40中碳纳米管为沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管膜40中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于该碳纳米管膜40的表面。进一步地，所述碳纳米管膜40中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管膜40中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连，从而使该碳纳米管膜40能够实现自支撑。当然，所述碳纳米管膜40中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜40中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。进一步地，所述碳纳米管膜40可包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段。该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段包括多个相互平行的碳纳米管，该多个相互平行的碳纳米管通过范德华力紧密结合。另外，所述碳纳米管膜40中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜40的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触而部分分离的情况。实际上，该碳纳米管膜40具有较多间隙，即相邻的碳纳米管之间具有间隙，使该碳纳米管膜40可以具有较好的透明度。然而，相邻碳纳米管之间接触的部分以及首尾相连的碳纳米管之间连接的部分的范德华力已经足够维持该碳纳米管膜40整体的自支持性。该碳纳米管膜40的厚度约为0.5纳米至100微米，优选为0.5纳米至10微米。

所述自支撑是该碳纳米管膜40不需要大面积的载体支撑，而只要一边或相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状，即将该碳纳米管膜40置于（或固定于）间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜40能够悬空保持自身膜状。所述自支撑主要通过碳纳米管膜40中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。

所述能够从中拉取碳纳米管膜40的碳纳米管阵列10的制备方法已为众多前案公开，例如可参阅冯辰等人在2008年8月13日公开的中国专利申请CN101239712A。

该代替基底30为固态，材料不限，可以为常见的硬质基底或柔性基底，如金属、玻璃、石英、硅、二氧化硅、塑料或树脂，如聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二酯。该代替基底30具有一表面，作为设置该碳纳米管阵列10的表面。优选地，该代替基底30的所述表面为平滑表面。将该碳纳米管阵列10从该生长基底20转移至该代替基底30表面是使该碳纳米管阵列10倒立设置于该代替基底30表面。当该碳纳米管阵列10转移至该代替基底30后，该碳纳米管阵列10的第二表面104靠近或设置在该代替基底30的表面，该第一表面102为远离该代替基底30的表面。

在该步骤S2中，将该多个碳纳米管阵列10设置在该代替基底30的同一表面上，该多个碳纳米管阵列10相互之间可间隔一定距离。该液态介质60可以以细微的液滴或液膜的形态设置在该碳纳米管阵列10的第二表面104上。该液态介质60可以仅为水或低分子量有机溶剂，如乙醇、丙酮或甲醇，该液态介质60的量应较小，避免渗入碳纳米管阵列10的内部对碳纳米管阵列的形态造成影响。优选地，该液态介质60选择为不与碳纳米管润湿的液体，如水。该碳纳米管阵列10的第二表面104的液态介质60的液滴的直径以及液膜的厚度可以分别为10纳米~300微米。该代替基底30与该碳纳米管阵列10的第二表面104分别与中间的液态介质60接触。可以理解，在该步骤S2中仍然保持该碳纳米管阵列10的形态为能够使碳纳米管结构40从中连续地拉出，该生长基底20和代替基底30尽量不对该碳纳米管阵列10施加压力，即使施加压力，该压力也应较小，控制在不时碳纳米管阵列10的形态发生改变而无法连续地拉出碳纳米管结构40为准，例如不使碳纳米管阵列10中的碳纳米管发生倾倒。该压力(f)范围可以为0<f<2N/cm²。在对碳纳米管阵列10施加压力的过程中，该碳纳米管阵列10中碳纳米管仍基本保持垂直于生长基底20的表面的状态。为避免该生长基底20和代替基底30对该碳纳米管阵列10施加压力，可以在该生长基底20和代替基底30之间设置一间隔元件（图未示），该间隔元件的高度等于该碳纳米管阵列10的高度，使该生长基底20和代替基底30之间的距离等于该碳纳米管阵列10的高度。

在一实施例中，该步骤S2可以包括以下步骤：

S21，在该碳纳米管阵列10的第二表面104形成一层液态介质60；以及

S22，将该代替基底30的表面接触该具有液态介质60的第二表面104。

在该步骤S21中，可以将液态介质60形成液滴或雾化，喷洒在该碳纳米管阵列10的该第二表面104，也就是在该生长基底20的碳纳米管阵列10的顶面。

在另一实施例中，该步骤S2可以包括以下步骤：

S21’，在该代替基底30的表面形成一层液态介质60；以及

S22’，将该代替基底30具有液态介质60的表面接触该碳纳米管阵列10的第二表面104。

在该步骤S21’中，可以将液态介质60形成液滴或雾化，喷洒在该代替基底30的表面。

在该步骤S3中，位于该代替基底30与碳纳米管阵列10之间的液态介质60固化变成固态介质60’，具体可以使通过降温至该固态介质60的凝固点以下，由于该代替基底30与碳纳米管阵列10均与液态介质60接触，液态介质60固化后将该代替基底30与碳纳米管阵列10较为牢固的结合在一起。为使结合更为牢固，该代替基底30的材料优选为与该液态介质60润湿。

请参阅图5，具体地，在一实施例中，可以将该代替基底30、液态介质60、多个碳纳米管阵列10连同生长基底20的层叠结构放入低温箱70中降温至凝固点以下。该低温箱70可以为冰箱的冷冻室。

请参阅图6，在另一实施例中，当该步骤S2包括步骤S21及S22，即将液态介质60设置在该碳纳米管阵列10的第二表面104时，可以先将代替基底30的温度降至凝固点以下，再将具有凝固点以下温度的代替基底30接触该多个碳纳米管阵列10具有液态介质60的第二表面104。例如可以先将该代替基底30在低温箱70中凝固点以下放置一段时间再取出。该代替基底30的温度可以直接使该第二表面104的液态介质60变为固态介质60’，而无需将该层叠结构再放入低温箱70。

在该步骤S4中，该碳纳米管阵列10通过与该代替基底30的结合与该生长基底20分离。优选地，同一碳纳米管阵列10中的所有碳纳米管同时脱离该生长基底20，也就是该代替基底30与该生长基底20中的至少一方的移动方向为垂直于该生长基底20的碳纳米管生长表面，使该碳纳米管阵列10中的碳纳米管沿该碳纳米管的生长方向脱离该生长基底20。当该代替基底30与该生长基底20均发生移动时，两者的移动方向均垂直于该生长基底20的碳纳米管生长表面。

所述将碳纳米管阵列10从生长基底20转移至代替基底30的过程中，通过简单的喷洒液态介质和冷冻过程使碳纳米管阵列10与代替基底30牢固结合，从而使生长基底20可以与该碳纳米管阵列10分离，从而使生长阶段与使用阶段碳纳米管阵列10设置于不同基底，作为使用阶段用于设置碳纳米管阵列10的基底可以选择廉价材料制造，而较为昂贵的生长基底可迅速回收，从而优化了生产流程。

在该步骤S5中，原本在该代替基底30与该多个碳纳米管阵列10的第二表面104之间的固态介质60’通过加热变为液态介质60，从而使该多个碳纳米管阵列10与该代替基底30之间的结合力减小，又由于该液态介质60的存在使摩擦力减小，从而使该多个碳纳米管阵列10可以在该代替基底30表面发生滑动平移。

请参阅图7，在该步骤S6中，沿垂直该碳纳米管阵列10中碳纳米管的排列方向（也就是垂直碳纳米管阵列10的侧面106）对至少一碳纳米管阵列10施加推力，使至少一碳纳米管阵列10在该代替基底30表面滑动平移，从而使该多个碳纳米管阵列10的侧面106相互接触，即不同碳纳米管阵列10的碳纳米管之间实现直接接触，通过范德华力结合，形成面积较大的拼接阵列80。当接触足够紧密时，该不同碳纳米管阵列10的碳纳米管之间产生足够大的范德华力，基本相当于同一碳纳米管阵列10内部碳纳米管之间的范德华力，从而使原本分别设置的多个碳纳米管阵列10成为一个整体，即拼接阵列80。该拼接阵列80的面积基本等于该多个碳纳米管阵列10的面积之和。通过将该多个碳纳米管阵列10的侧面106在第一方向(x)相互接触，拼接成面积较大的拼接阵列80，可以使拼接阵列80在第一方向(x)具有较大的尺寸。

为利于不同代替基底30上的碳纳米管阵列10相互之间实现接触，该需要拼接的多个碳纳米管阵列10可具有形状对应的侧面106，从而能够实现较大面积接触。该多个碳纳米管阵列10的侧面106相互之间接触面积越大则产生的范德华力越大。优选地，该多个碳纳米管阵列10为矩形阵列。优选地，在多个碳纳米管阵列10在侧面106相互接触时，对该多个碳纳米管阵列10施加压力，使多个碳纳米管阵列10之间接触更为紧密。可以理解，该压力不能过大使该碳纳米管阵列10产生变形以致无法维持能够拉取碳纳米管膜40的形态，因此，该压力以维持该碳纳米管阵列10的形态使该碳纳米管膜40仍能够从该碳纳米管阵列10中连续地拉出为准。

进一步地，在该步骤S6后，可进一步包括步骤S7，去除位于该代替基底30与该拼接阵列80之间的所述液态介质60。具体可使该液态介质60在常温下自然干燥或对该液态介质60加热，使液态介质60挥发或蒸发。该去除过程不影响该拼接阵列80的形态。由于液态介质60的厚度较小，去除后拼接阵列80直接与该代替基底30的表面接触并通过范德华力结合。

可以理解，在上述步骤S1~S7的整个过程中，该碳纳米管阵列10及得到的拼接阵列80的形态应基本得到保持，以使碳纳米管膜40仍能从该拼接阵列80中连续地拉出为准。

本发明另一实施例还提供一种拼接碳纳米管阵列的制备方法，该方法与上述实施例的拼接碳纳米管阵列的制备方法基本相同，区别仅在该该代替基底30的材料为冰基底，并且在步骤S3中，所述将液态介质60固化变为固态介质60’是通过冰基底冷却该液态介质60，使该液态介质60凝固形成。该冰基底是利用水或溶液冷冻凝固得到，该冰基底具有一平滑表面，用于设置该碳纳米管阵列10。

本发明另一实施例还提供一种拼接碳纳米管阵列的制备方法，该方法与上述实施例的拼接碳纳米管阵列的制备方法基本相同，区别仅在该液态介质60为将聚乙烯醇溶于溶剂中形成的极稀的溶液，该聚乙烯醇的含量应尽量低，避免影响后续拉膜作业。优选地，聚乙烯醇在该溶液中的质量百分含量可以为0.1%~2%。可以理解，通过使用液态溶剂，如液态水或液态有机溶剂，作为液态介质60，通过将液态溶剂转变成冰的过程已经可以使代替基底30与碳纳米管阵列10之间具有足够的结合力，使碳纳米管阵列10与生长基底20分离。但当分离后将该碳纳米管阵列10与该代替基底30之间的介质去除使碳纳米管阵列10直接与该代替基底30的表面接触时，有可能使碳纳米管阵列10与代替基底30之间结合较弱。通过在溶剂中溶解微量聚乙烯醇，可以起到提高碳纳米管阵列10与代替基底30结合力的作用，且不会使结合力过大导致碳纳米管结构40无法从碳纳米管阵列10中拉出，因此应控制该聚乙烯醇溶液的浓度在2%以下。在本实施例中，上述步骤S7去除液态介质60的步骤为仅去除该聚乙烯醇溶液中的溶剂，而使溶液中的聚乙烯醇留在该碳纳米管阵列10与该代替基底30之间。由于聚乙烯醇的含量极少，该碳纳米管阵列10与代替基底30主要通过范德华力结合，而聚乙烯醇同时提供部分结合力，使碳纳米管阵列10与代替基底30的结合性更好，但不影响碳纳米管膜40的拉取。

本发明实施例还提供一种碳纳米管膜的制备方法，除包括上述拼接碳纳米管阵列的制备方法外，还进一步包括：S8，从该拼接阵列80拉取该碳纳米管膜40。

请一并参阅图8及图9，该步骤S8与传统的碳纳米管拉膜步骤的区别是，该碳纳米管膜40是从转移至该代替基底30并且由多个碳纳米管阵列10相互拼接后得到的拼接阵列80中拉取，而非从直接在生长基底20表面的碳纳米管阵列10中进行拉取。该碳纳米管膜40是从倒立的设置在该代替基底30表面的拼接阵列80中进行拉取，也就是从拼接阵列80的原来的生长底部进行拉取。

在该步骤S8中，可沿任意方向从该拼接阵列80中拉取碳纳米管膜40。相对于从碳纳米管阵列10中直接拉取获得的碳纳米管膜，当沿垂直于该第一方向(x)的第二方向(y)拉取该碳纳米管膜40时，该碳纳米管膜40具有更大的宽度，当沿该第一方向(x)拉取该碳纳米管膜40时，该碳纳米管膜40具有更大的长度。由于该多个碳纳米管阵列10在拼接时紧密接触，使不同碳纳米管阵列10中的碳纳米管之间具有足够的范德华力，从而形成完整的拼接阵列80，因此从该拼接阵列80中可以拉取获得一个完整的碳纳米管膜40，而非两个独立的碳纳米管膜40。该拼接的过程并不影响该碳纳米管阵列10的形态，因此得到的拼接阵列80仍然能够拉取碳纳米管膜40。

所述步骤S8具体包括以下步骤：S81，从该代替基底30表面的拼接阵列80中通过拉取工具50选定一碳纳米管片段；S82，通过移动该拉取工具50，沿该第二方向拉取该选定的碳纳米管片段，从而首尾相连的拉出多个碳纳米管片段，进而形成一连续的碳纳米管膜40。

在该步骤S81中，采用具有一定宽度的胶带或粘性基条接触该拼接阵列80以选定具有一定宽度的一碳纳米管片段，该碳纳米管片段的宽度方向为该第一方向，由于该碳纳米管阵列40在该第一方向上长度增大，因此可选择的碳纳米管片段的宽度也得到增大。在该步骤S82中，该选定的碳纳米管片段的拉取方向与该拼接阵列80中碳纳米管的生长方向呈一不为0的角度a，优选为30度~90度，并且该拉取方向垂直于该第一方向。

上述步骤S4有别于步骤S8，步骤S4的目的是使碳纳米管阵列10整体脱离该生长基底20，脱离后仍保持阵列10的形态。而在步骤S3的目的是从拼接阵列80中拉取碳纳米管膜40，因此并非使拼接阵列80整体脱离代替基底30，而是先使一小部分碳纳米管，如碳纳米管片段，脱离代替基底30，再由该拉出的碳纳米管片段带动相邻的碳纳米管片段被首尾相连的拉出，即陆续脱离代替基底30。

本技术方案通过将碳纳米管阵列10转移至代替基底30，并保持该碳纳米管阵列10仍具有拉膜性能，当需要宽度较宽或长度较长的碳纳米管膜40时，通过将多个该代替基底30并排设置，使多个碳纳米管阵列10相互接触，拼接成完整的拼接阵列80，再从该拼接阵列80中拉取宽度较宽或长度较长的碳纳米管膜40，而避免了对厚度较小的碳纳米管膜40进行直接操作引起的破坏。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，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 (13)

1.一种碳纳米管拼接阵列的制备方法，包括以下步骤：

S1，提供一代替基底及多个碳纳米管阵列，该多个碳纳米管阵列分别设置在多个生长基底的表面，该碳纳米管阵列靠近该生长基底的表面为第一表面，远离该生长基底的表面为第二表面，该碳纳米管阵列的形态能够使得碳纳米管膜从该碳纳米管阵列中连续地拉出；

S2，将该多个碳纳米管阵列的第二表面设置在该代替基底的同一表面，并使该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间具有液态介质；

S3，使位于该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间的液态介质固化变为固态介质；

S4，通过移动该代替基底与该多个生长基底中的至少一方，使该代替基底与该多个生长基底相远离，从而使该多个碳纳米管阵列与该多个生长基底分离，并转移至该代替基底；

S5，通过升温使该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间再次形成一液态介质；以及

S6，将该多个碳纳米管阵列在该代替基底表面滑动，使该多个碳纳米管阵列的侧面相互接触，通过范德华力结合，形成一拼接阵列，该拼接阵列的形态能够使得碳纳米管膜从该拼接阵列的中连续地拉出。

2.如权利要求1所述的碳纳米管拼接阵列的制备方法，其特征在于，该碳纳米管膜包括多个首尾相连的碳纳米管。

3.如权利要求1所述的碳纳米管拼接阵列的制备方法，其特征在于，该步骤S2包括：

在该碳纳米管阵列的第二表面形成一层液态介质；以及

将该代替基底的表面接触该具有液态介质的第二表面。

4.如权利要求3所述的碳纳米管拼接阵列的制备方法，其特征在于，该步骤S3包括以具有凝固点以下温度的代替基底接触该具有液态介质的第二表面。

5.如权利要求1所述的碳纳米管拼接阵列的制备方法，其特征在于，该步骤S2包括：

在该代替基底的表面形成一层液态介质；以及

将该代替基底具有液态介质的表面接触该碳纳米管阵列的第二表面。

6.如权利要求1所述的碳纳米管拼接阵列的制备方法，其特征在于，该液态介质为液滴或液膜，该液滴的直径以及液膜的厚度分别为10纳米~300微米。

7.如权利要求1所述的碳纳米管拼接阵列的制备方法，其特征在于，该步骤S3包括将该代替基底、液态介质、碳纳米管阵列及生长基底的层叠结构放入低温箱中降温至凝固点以下。

8.如权利要求1所述的碳纳米管拼接阵列的制备方法，其特征在于，该液态介质为水，该固态介质为冰。

9.如权利要求1所述的碳纳米管拼接阵列的制备方法，其特征在于，在该步骤S6后，进一步包括步骤S7，去除位于该代替基底与该拼接阵列之间的所述液态介质。

10.如权利要求1所述的碳纳米管拼接阵列的制备方法，其特征在于，该代替基底为冰基底，在步骤S3中，所述将液态介质固化变为固态介质是通过冰基底冷却该液态介质，使该液态介质凝固形成。

11.如权利要求1所述的碳纳米管拼接阵列的制备方法，其特征在于，该液态介质为将聚乙烯醇溶于溶剂中形成，该聚乙烯醇在该液态介质中的质量百分含量为0.1%~2%。

12.一种碳纳米管膜的制备方法，包括以下步骤：

S1，提供一代替基底及多个碳纳米管阵列，该多个碳纳米管阵列分别设置在多个生长基底的表面，该碳纳米管阵列靠近该生长基底的表面为第一表面，远离该生长基底的表面为第二表面，该碳纳米管阵列的形态能够使得碳纳米管膜从该碳纳米管阵列中连续地拉出；

S2，将该多个碳纳米管阵列的第二表面设置在该代替基底的同一表面，并使该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间具有液态介质；

S3，使位于该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间的液态介质固化变为固态介质；

S4，通过移动该代替基底与该多个生长基底中的至少一方，使该代替基底与该多个生长基底相远离，从而使该多个碳纳米管阵列与该多个生长基底分离，并转移至该代替基底；

S5，通过升温使该代替基底与该多个碳纳米管阵列的第二表面之间再次形成一液态介质；以及

S6，将该多个碳纳米管阵列在该代替基底表面滑动，使该多个碳纳米管阵列的侧面相互接触，通过范德华力结合，形成一拼接阵列，该拼接阵列的形态能够使得碳纳米管膜从该拼接阵列的中连续地拉出；以及

S8，从该拼接阵列拉取该碳纳米管膜。

13.如权利要求12所述的碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，在该步骤S6中，将该多个碳纳米管阵列的侧面在第一方向相互接触；以及在该步骤S8中沿垂直于该第一方向拉取该碳纳米管膜。