CN107527673A - 一种碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜及制备方法 - Google Patents

一种碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高性能柔性透明导电薄膜制备领域，具体为一种碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜及制备方法。在浮动催化剂化学气相沉积法生长单壁碳纳米管的过程中，通过降低催化剂和碳源浓度及在恒温区的停留时间，使得部分被催化剂分解的碳源形成sp2碳岛，焊接在单根单壁碳纳米管间的交叉点，最终形成具有sp2碳岛焊接结构的单壁碳纳米管薄膜，该结构薄膜具有优于柔性基底上ITO薄膜的光电性能、化学稳定性和柔性。本发明通过设计制备碳焊结构联结的单根碳纳米管，降低了碳纳米管间的接触电阻、抑制了管束形成及对光的大量吸收，获得了高性能柔性透明导电薄膜，对于推动碳纳米管薄膜在高性能光电器件领域的应用具有重要意义。

Description

一种碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜及制备方法
技术领域
本发明涉及高性能柔性透明导电薄膜制备领域，具体为一种碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜及制备方法。
背景技术
透明导电薄膜是触摸屏、平板显示器、光伏电池、有机发光二极管等电子器件的重要组成元件。目前，氧化铟锡(ITO)是商业应用最成熟的透明导电薄膜，但稀有金属铟的日益减少使得ITO成本逐渐增加；另一方面，随着柔性电子的兴起，ITO的脆性无法满足未来应用的需求。由于良好的光电性能、结构稳定性、柔性等特性，单壁碳纳米管交织而成的二维网络透明导电薄膜以其高的透明导电性以及优异的柔韧性等特点，有望取代资源稀缺、脆性的铟锡氧化物成为新一代透明导电薄膜而获得广泛应用。
目前，制备单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜的方法主要有两种。一种为湿法(溶液法)，即先将单壁碳纳米管分散于溶液中，再采用过滤、喷涂、悬涂或印刷等方法将单壁碳纳米管沉积在柔性基底上。该方法的局限性在于分散单壁碳纳米管的物理和化学过程会破坏碳纳米管的本征结构、引入表面活性剂等污染物，从而降低所获得透明导电薄膜的性能。另一种为干法，即在生长单壁碳纳米管的反应系统尾端安装收集装置，将生长的单壁碳纳米管直接收集在多孔基底上；再经压印过程将碳纳米管转移到柔性基底上形成透明导电薄膜(文献1，Kaskela A,Nasibulin A G,Timmermans M Y,et al.Aerosol-synthesized SWCNTnetworks with tunable conductivity and transparency by a dry transfertechnique[J].Nano letters,2010,10(11)：4349-4355.)；该方法的优势在于保持了碳纳米管的本征结构及不引入污染，并且低耗、简单、易于规模化生产。因此，干法制备碳纳米管透明导电薄膜的研究取得了一系列的进展，比如减小管束尺寸、降低接触电阻、图案化等(文献2，Mustonen K,Laiho P,Kaskela A,et al.Uncovering the ultimate performanceof single-walled carbon nanotube films as transparent conductors[J].AppliedPhysics Letters,2015,107(14)：143113.文献3，Fukaya N,Kim D Y,Kishimoto S,etal.One-step sub-10μm patterning of carbon-nanotube thin films for transparentconductor applications[J].ACS nano,2014,8(4)：3285-3293.)。
已报道干法转移获得的单壁碳纳米管透明导电薄膜的光电性能(方块电阻大于200Ω/□(欧姆/sq)@90％透光率)无法和ITO(小于50Ω/□@90％透光率)相媲美，且远低于人们基于单根单壁碳纳米管的预测值。这主要是因为通常制得的单壁碳纳米管由于管间的强范德华力会聚集为十几至几十纳米直径的管束，管束内的单壁碳纳米管对薄膜的导电性没有贡献却吸收大量的光，因而降低薄膜的光电性能(文献4，M,Lefebvre J,Johnson A T.High-field electrical transport and breakdown in bundles ofsingle-wall carbon nanotubes[J].Physical Review B,2001,64(24)：241307.)。Kauppinen等通过减少催化剂供给量降低碳纳米管的产量，得到了单根率超过50％的单壁碳纳米管，制备的透明导电薄膜的最好光电性能为310Ω/□@90％透光率(文献2，MustonenK,Laiho P,Kaskela A,et al.Uncovering the ultimate performance of single-walled carbon nanotube films as transparent conductors[J].Applied PhysicsLetters,2015,107(14)：143113.)。另一方面，由于单壁碳纳米管的纳米尺寸，管间的接触电阻被认为是薄膜电阻的主要贡献者。研究者通常采用硝酸掺杂等方法来降低碳纳米管间的接触电阻(文献5，Jackson R,Domercq B,Jain R,et al.Stability of dopedtransparent carbon nanotube electrodes[J].Advanced Functional Materials,2008,18(17)：2548-2554.)。然而，这种化学掺杂效应并不稳定，导致薄膜电阻逐渐回升。
发明内容
本发明的目的在于一种碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜及制备方法，解决单壁碳纳米管聚集成束对光的大量吸收和降低管间接触电阻等关键问题，以获得性能可与柔性ITO相媲美、且具有高稳定性的单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜。
本发明的技术方案是：
一种碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，在单壁碳纳米管搭接处设计与包覆高结晶性石墨烯sp2碳岛，石墨烯sp2碳岛焊接在单根单壁碳纳米管间的交叉点，形成具有sp2碳岛焊接结构的单壁碳纳米管薄膜；单壁碳纳米管网络中，单根碳纳米管的比例80～88％，通过碳焊结构将单根碳纳米管的管管搭接处紧密连接。
所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，碳焊结构中的石墨烯碳岛及单壁碳纳米管的结晶性IG/ID为150～180，sp2C-C键占比为97～99％，抗氧化温度超过750～800℃。
所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，单壁碳纳米管的长度10～200μm、直径1.4～2.4nm。
所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜的制备方法，以易挥发的金属有机化合物二茂铁为催化剂前躯体、含硫的有机物噻吩为生长促进剂、碳氢化合物乙烯和甲苯为碳源、氢气为载气，在反应炉1100℃下生长碳纳米管，并在反应炉的炉管尾端原位收集高质量单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜。
所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)在氩气保护下，先将反应炉温度升至1100±50℃，再通入载气氢气和主要碳源乙烯；
(2)在载气携带下，注射泵供给的溶液包含辅助碳源甲苯、催化剂前躯体二茂铁和生长促进剂噻吩挥发进入1100±50℃高温区；二茂铁和噻吩裂解形成催化剂颗粒，在催化剂的催化作用下乙烯和甲苯裂解出碳原子，并在催化剂颗粒上形核、生长单壁碳纳米管；
(3)碳纳米管随着气流流向炉管尾端，最终被置于尾端的多孔滤膜过滤形成宏观二维的碳纳米管薄膜。
所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜的制备方法，在浮动催化剂化学气相沉积法生长单壁碳纳米管的过程中，通过降低催化剂和碳源浓度及在恒温区的停留时间，使得部分被催化剂分解的碳源形成sp2碳岛，焊接在单根单壁碳纳米管间的交叉点，最终形成具有sp2碳岛焊接结构的单壁碳纳米管薄膜；制备前后的氩气流量为180～220毫升/分钟，制备中的氢气流量为4500～8000毫升/分钟，乙烯流量为2～20毫升/分钟，溶液的供给速度为0.1～0.24毫升/小时，溶液配方为甲苯∶二茂铁∶噻吩＝10g∶(0.05～0.6)g∶(0.025～0.9)g。
所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，采用压印法，将碳纳米管薄膜转移到柔性基底上构建柔性透明导电薄膜。
所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。
所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜具有优异的均匀性：透光率误差为±0.4％，方块电阻误差为±4.3％。
本发明的设计思想是：
本发明利用气相碳源和液相碳源的分解温度差异，实现反应系统中的中高温至高温区间碳源的分解，进而抑制催化剂颗粒团聚长大或过量吸附碳而中毒；选用极低的碳源和催化剂浓度来减少碳纳米管的形核数量，从而降低碳纳米管间接触形成管束的机会；选用高的载气流速来降低催化剂及碳源在生长区的停留时间，使得部分碳原子不能及时参与碳纳米管的生长而形成高结晶性的石墨烯碳岛。在热运动和范德华力的综合作用下，部分石墨烯碳岛吸附在碳纳米管的表面，从而抑制管束的形成。由于多孔滤膜的过滤作用，碳纳米管会沉积并相互搭接在滤膜的表面。随着反应的进行，气流中的石墨烯碳岛沉积在管与管间的搭接点，最终形成石墨烯岛焊接结构。在石墨烯岛焊接的高性能柔性单壁碳纳米管薄膜中，石墨烯岛焊接结构的作用之一是降低了碳纳米管间的接触电阻，作用之二在于抑制了管间聚集成束而导致的对光大量吸收的问题。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明首次设计并制备了一种碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，有效解决了普通单壁碳纳米管薄膜中管间接触电阻大及管束对光的大量吸收问题。
2、本发明获得的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜在90％透光率下(550nm可见光)，方块电阻仅为41Ω/□；在相同透光率下，方块电阻比目前报道的未掺杂碳纳米管透明导电薄膜最低的方块电阻低5.5倍；且与柔性基底ITO透明导电薄膜最优性能处于同一水平。
3、本发明开发的制备碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜技术具有工艺简单、易于规模化等特点，从而解决了目前碳纳米管透明导电薄膜稳定性差、工艺复杂等关键科学和技术问题；有望在触摸屏、液晶显示、有机发光显示等领域发挥重要作用。
4、本发明在浮动催化剂化学气相沉积法生长单壁碳纳米管的过程中，通过降低催化剂、碳源浓度及在恒温区的停留时间，使得部分被催化剂分解的碳源形成sp2碳岛，焊接在单根单壁碳纳米管间的交叉点，最终形成sp2碳岛焊接的高性能单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜。
5、本发明通过设计制备碳焊结构联结的单根碳纳米管，降低了碳纳米管间的接触电阻、抑制了管束形成及对光的大量吸收，获得了高性能柔性透明导电薄膜，对于推动碳纳米管薄膜在高性能光电器件领域的应用具有重要意义。
附图说明
图1.单壁碳纳米管薄膜制备系统。图中，1反应炉；2精密注射泵；3温度控制器。
图2. 1#样品的SEM表征结果。(a)-(b)分别为样品的高倍和低倍扫描电镜照片；(c)为样品中碳纳米管的长度统计图。
图3. 1#样品的TEM、拉曼光谱、XPS和热处理表征结果。(a)为样品的低倍和高倍透射电镜照片；(b)为样品中单个管束所含的单根碳纳米管的数量统计图；(c)为样品中碳纳米管的透射电镜直径统计图；(d)为样品的拉曼光谱G模和D模图；(e)为样品的X射线光电子能谱图；(f)为700℃空气热处理30分钟后的透射电镜照片。
图4. 1#样品的均匀性表征结果。(a)为转移至透明柔性基底的标记方块电阻和透光率的碳纳米管透明导电薄膜光学照片；(b)为图(a)的均匀性示意图。
图5. 1#样品的性能稳定性试验结果。(a)为有无硝酸掺杂的碳管薄膜在空气中的性能稳定性图；(b)为单壁碳纳米管薄膜和商业ITO(基底为PET)的反复弯曲试验(弯曲角度为70°)结果对比图；(c)为原始样品和商业ITO(基底为PET)的单次大角度弯曲试验(弯曲角度为180°)结果对比图。
图6. 2#样品的TEM照片。(a)-(b)分别为样品的低倍和高倍TEM照片。
具体实施方式
如图1所示，单壁碳纳米管薄膜制备系统主要包括反应炉1、精密注射泵2、温度控制器3等，反应炉1与精密注射泵2连通，精密注射泵2将原料甲苯、二茂铁、噻吩注入反应炉1，同时氢气和乙烯混合气体通过管路输入反应炉1，所述管路外侧设置温度控制器3。
在具体实施过程中，本发明采用注射浮动催化剂CVD法控制制备碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，以易挥发的金属有机化合物二茂铁为催化剂前躯体、含硫的有机物噻吩为生长促进剂、碳氢化合物乙烯和甲苯为碳源、氢气为载气，在1100℃下生长碳纳米管并在炉管尾端原位收集高质量单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，具体步骤如下：
(1)在氩气保护下，先将反应炉温度升至1100℃，再通入载气氢气和主要碳源乙烯；
(2)在载气携带下，注射泵供给的溶液(包含辅助碳源甲苯、催化剂前躯体二茂铁和生长促进剂噻吩)迅速挥发进入高温区(1100℃)；二茂铁和噻吩裂解形成催化剂颗粒，在催化剂的催化作用下乙烯和甲苯裂解出碳原子并在催化剂颗粒上形核、生长单壁碳纳米管；
(3)碳纳米管随着气流流向炉管尾端，最终被置于尾端的多孔滤膜过滤形成宏观二维的碳纳米管薄膜，实现多孔基底原位气相收集碳纳米管薄膜；收集时间不同，所得到的薄膜厚度不同。
(4)制备结束时，反应炉和温度控制器开始降温，注射泵停止工作，氢气、乙烯停止供给，再通入氩气将反应炉管中的气体排出去。
其中，制备前后的氩气流量都是200毫升/分钟，制备中的氢气流量为4500～8000毫升/分钟，乙烯流量为2～20毫升/分钟，溶液的供给速度为0.1～0.24毫升/小时，溶液配方为甲苯∶二茂铁∶噻吩＝10g∶(0.05～0.6)g∶(0.025～0.9)g。
本发明获得的高性能单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，在单壁碳纳米管搭接处设计与包覆高结晶性石墨烯碳岛，这种碳岛结构解决了由于范德华力导致单壁碳纳米管集结成束对光大量吸收问题及碳纳米管间接触电阻大的问题，最终得到高性能柔性透明单壁碳纳米管导电薄膜。单壁碳纳米管网络中单根碳纳米管的比例高达85％，这避免了常规单壁碳纳米管网络中管束(通常管束尺寸为数十纳米)对光的大量吸收而管束内部碳纳米管对导电性没有贡献的问题。碳焊结构将碳管间搭接处紧密连接，大幅降低了管间的接触电阻，解决了降低碳纳米管搭接电阻这一难题。碳焊结构中的碳岛及单壁碳纳米管的结晶性非常高(IG/ID为175，sp2C-C键比例为98.8％，抗氧化温度超过700℃)，碳纳米管的长度长(10～200μm)、直径大(1.4～2.4nm)。在炉管尾端安装多孔基底原位收集碳纳米管薄膜，不但免去了繁杂的溶液后分散成膜工艺及杂质的引入，而且确保了碳纳米管本征结构的完整性。
本发明通过简单的压印法即可将碳纳米管薄膜转移到柔性基底上(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)等)构建柔性透明导电薄膜，该薄膜在90％透光率(550nm可见光)下的方块电阻仅为41Ω/□。在相同透光率下，未掺杂原始碳纳米管透明导电薄膜的方块电阻较目前纯碳纳米管透明导电薄膜最低报道值低5.5倍，达到商业ITO柔性薄膜水平。所得单壁碳纳米管薄膜具有优异的均匀性(透光率误差为±0.4％，方块电阻误差为±4.3％)、空气稳定性、高温高湿稳定性，而且多次反复弯曲和单次大角度弯曲试验后仍表现出良好的性能稳定性。
采用本发明方法所得到产品中，评价单壁碳纳米管透明导电薄膜高性能的表征技术为：光电性能测试、空气稳定性试验、加速老化试验、反复弯曲试验和单次弯曲试验。
下面通过实施例和附图详述本发明。
实施例1
本实施例中，在200毫升/分钟的氩气保护下，先将反应炉温度升至1100℃，再通入8060毫升/分钟的氢气、碳源、催化剂前躯体二茂铁、生长促进剂噻吩。其中，气相碳源乙烯在反应体系的体积浓度为1.4×10-3，甲苯在反应体系的体积浓度为6.1×10-3，催化剂前驱体二茂铁在反应体系的体积浓度为1.5×10-6，生长促进剂噻吩在反应体系的体积浓度为5×10-7。生长的碳纳米管随气流流向炉管尾端，最终在置于尾端的多孔滤膜上形成宏观二维的碳纳米管薄膜。通过控制收集时间，可得到不同透光率的薄膜。
对上述所制备的单壁碳纳米管薄膜样品(记为1#)进行透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜、方块电阻、透光率等表征，并进行高温热处理、空气稳定性、加速老化、反复弯曲和单次大角度弯曲等测试。
扫描电镜(图2)观察发现碳纳米管长度较长且平直，平均长度为62μm。透射电镜照片(图3)表明薄膜中碳纳米管搭接处均包覆有石墨烯岛，形成了石墨烯岛焊接的单壁碳纳米管网络结构；其中85％的单壁碳纳米管为单根，其它15％为两根或三根的小管束，未发现更多根的管束；单壁碳纳米管的直径为1.4～2.4nm(图3)。单壁碳纳米管薄膜的拉曼光谱(图3)具有极高强度的G模和极低强度的D模(IG/ID为175，通常文献报道的IG/ID小于50)，说明薄膜中的单壁碳纳米管和石墨烯岛的结晶性非常高；同时X射线光电子能谱(图3)表明sp2C-C结构比例为98.8％，也证明了薄膜的高结晶性。将碳焊结构的薄膜在700℃下空气中氧化处理半小时后再进行透射电镜表征，结果(图3)发现碳焊结构及单壁碳纳米管结构几乎未发生任何变化，进一步证明了所获得薄膜的高结晶性。
将所收集的碳焊结构单壁碳纳米管薄膜通过压印转移至柔性PET基底上，测得90％透光率(550nm可见光)的薄膜方块电阻仅为41Ω/□；且薄膜具有优异的均匀性，对尺寸为8×8cm2薄膜的均匀性进行测试(图4)，薄膜透光率误差为±0.4％，方块电阻误差为±4.3％。薄膜还具有良好的稳定性，在空气中放置超过60天后，其方块电阻值变化小于2％(图5)，与硝酸掺杂后的薄膜形成鲜明的对比；经过250小时的加速老化实验处理后，方块电阻值变化小于5％(表1)；经过10000次70°弯曲实验或单次0～180°弯曲实验后，方块电阻变化小于15％(图5)，与柔性基底上的ITO性能形成鲜明的对比。
表1. 1#样品的加速老化试验结果(试验条件为250小时@60℃&90％相对湿度)
试验条件：250h@60℃&90％相对湿度。
实施例2
本实施例中，在200毫升/分钟的氩气保护下，先将反应炉温度升至1100℃，再通入6530毫升/分钟的氢气、碳源、催化剂前躯体二茂铁、生长促进剂噻吩。其中，气相碳源乙烯在反应体系的体积浓度为2.4×10-3；甲苯在反应体系的体积浓度为4.4×10-3，催化剂前躯体二茂铁在反应体系的体积浓度为1.1×10-6，生长促进剂噻吩在反应体系的体积浓度为3.7×10-7。生长的碳纳米管随气流流向炉管尾端，最终在置于尾端的多孔滤膜上沉积形成宏观二维的碳纳米管薄膜。通过控制收集时间，可得到不同透光率的薄膜。
对上述所制备的单壁碳纳米管薄膜样品进行透射电镜、方块电阻和透光率表征。透射电镜表征表明薄膜中碳纳米管搭接处均包覆有石墨烯岛，形成了石墨烯岛焊接的单壁碳纳米管网络结构。将所收集的碳焊结构单壁碳纳米管薄膜通过压印转移至柔性PET基底上，测得90％透光率(550nm可见光)的薄膜方块电阻为50Ω/□。
比较例
在200毫升/分钟的氩气保护下，先将反应炉温度升至1100℃，再通入4560毫升/分钟的氢气、碳源、催化剂前躯体二茂铁、生长促进剂噻吩，其中气相碳源乙烯在反应体系的体积浓度为2.4×10-3，甲苯在反应体系的体积浓度为1.1×10-2，催化剂前躯体二茂铁在反应体系的体积浓度为2.7×10-6，生长促进剂噻吩在反应体系的体积浓度为8.9×10-7。生长的碳纳米管随气流流向炉管尾端，最终在置于尾端的多孔滤膜上形成宏观二维的碳纳米管薄膜。通过控制收集时间，可得到不同透光率的薄膜。
对上述所制备的单壁碳纳米管薄膜样品(记为2#)分别进行透射电镜、方块电阻、透光率表征。透射电镜照片如图6所示，可见样品是由5nm～40nm的管束构成，管束间无碳焊结构。将所收集的单壁碳纳米管薄膜通过压印转移至柔性PET基底上，测得90％透光率(550nm可见光)的薄膜方块电阻为270Ω/□。
实施例和比较例结果表明，本发明设计和制备的石墨烯岛焊接高性能单壁碳纳米管网络薄膜，其中单壁碳纳米管的质量高、单根率高、长度长、直径大，使得制备的透明导电薄膜首次达到柔性基底上ITO薄膜的最佳报道水平，是目前报道的未经任何处理的碳纳米管薄膜最佳性能的5.5倍，该透明导电薄膜还具有良好的化学稳定性和柔性。本发明实现了高性能单壁碳纳米管透明导电薄膜的制备，解决了目前碳纳米管透明导电薄膜光电性能差、工艺复杂等关键科学和技术问题。

Claims (9)

1.一种碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，在单壁碳纳米管搭接处设计与包覆高结晶性石墨烯sp2碳岛，石墨烯sp2碳岛焊接在单根单壁碳纳米管间的交叉点，形成具有sp2碳岛焊接结构的单壁碳纳米管薄膜；单壁碳纳米管网络中，单根碳纳米管的比例80～88％，通过碳焊结构将单根碳纳米管的管管搭接处紧密连接。
2.按照权利要求1所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，碳焊结构中的石墨烯碳岛及单壁碳纳米管的结晶性IG/ID为150～180，sp2C-C键占比为97～99％，抗氧化温度超过750～800℃。
3.按照权利要求1所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，单壁碳纳米管的长度10～200μm、直径1.4～2.4nm。
4.一种权利要求1所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，以易挥发的金属有机化合物二茂铁为催化剂前躯体、含硫的有机物噻吩为生长促进剂、碳氢化合物乙烯和甲苯为碳源、氢气为载气，在反应炉1100℃下生长碳纳米管，并在反应炉的炉管尾端原位收集高质量单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜。
5.按照权利要求4所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)在氩气保护下，先将反应炉温度升至1100±50℃，再通入载气氢气和主要碳源乙烯；
(2)在载气携带下，注射泵供给的溶液包含辅助碳源甲苯、催化剂前躯体二茂铁和生长促进剂噻吩挥发进入1100±50℃高温区；二茂铁和噻吩裂解形成催化剂颗粒，在催化剂的催化作用下乙烯和甲苯裂解出碳原子，并在催化剂颗粒上形核、生长单壁碳纳米管；
(3)碳纳米管随着气流流向炉管尾端，最终被置于尾端的多孔滤膜过滤形成宏观二维的碳纳米管薄膜。
6.按照权利要求5所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，在浮动催化剂化学气相沉积法生长单壁碳纳米管的过程中，通过降低催化剂和碳源浓度及在恒温区的停留时间，使得部分被催化剂分解的碳源形成sp2碳岛，焊接在单根单壁碳纳米管间的交叉点，最终形成具有sp2碳岛焊接结构的单壁碳纳米管薄膜；制备前后的氩气流量为180～220毫升/分钟，制备中的氢气流量为4500～8000毫升/分钟，乙烯流量为2～20毫升/分钟，溶液的供给速度为0.1～0.24毫升/小时，溶液配方为甲苯:二茂铁:噻吩＝10g:(0.05～0.6)g:(0.025～0.9)g。
7.按照权利要求5所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，采用压印法，将碳纳米管薄膜转移到柔性基底上构建柔性透明导电薄膜。
8.按照权利要求7所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。
9.按照权利要求4或5所述的碳焊结构单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，单壁碳纳米管柔性透明导电薄膜具有优异的均匀性：透光率误差为±0.4％，方块电阻误差为±4.3％。
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