TW201408585A - 奈米碳管薄膜板的製造方法及奈米碳管薄膜板 - Google Patents

奈米碳管薄膜板的製造方法及奈米碳管薄膜板 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種奈米碳管薄膜板的製造方法及奈米碳管薄膜板。該奈米碳管薄膜板的製造方法包括如下步驟：製備第一奈米碳管薄膜及第二奈米碳管薄膜；及將該第一奈米碳管薄膜及該第二奈米碳管薄膜相鄰設置於一基底的第一表面上。

Description

奈米碳管薄膜板的製造方法及奈米碳管薄膜板
本發明係關於一種奈米碳管薄膜板的製造方法及通過上述奈米碳管薄膜板的製造方法得到的奈米碳管薄膜板。
奈米碳管薄膜由於具有獨特導電性能和力學性能，已經被廣泛應用於現有觸摸屏中。現有的一種奈米碳管薄膜的製造方法中，通常先於一基底上生長奈米碳管陣列，再通過拉伸法選取一部分奈米碳管並沿垂直於奈米碳管延伸方向拉伸該部分奈米碳管來形成一奈米碳管薄膜。然而，由於奈米碳管陣列大小的限制，使得獲得的奈米碳管薄膜的尺寸同樣受到了限制，特別是獲得的奈米碳管薄膜在垂直奈米碳管延伸方向上的寬度受到了較大的限制，也就是說，先前技術的方法難於獲得較大尺寸的奈米碳管薄膜。
鑒於以上內容，有必要提出一種較大尺寸的奈米碳管薄膜板的製造方法。
也有必要提供一種上述奈米碳管薄膜板的製造方法得到的奈米碳管薄膜板。
一種奈米碳管薄膜板的製造方法，其包括如下步驟：製備第一奈米碳管薄膜及第二奈米碳管薄膜；及將該第一奈米碳管薄膜及該第二奈米碳管薄膜相鄰設置於一基底的第一表面上。
一種奈米碳管薄膜板，其包括第一奈米碳管薄膜、第二奈米碳管薄膜及基底，該基底包括第一表面，該第一奈米碳管薄膜及該第二奈米碳管薄膜相鄰設置於一基底的第一表面上。
與先前技術相比較，本發明的奈米碳管薄膜板的製造方法中，分別製備兩個奈米碳管薄膜，再將該兩個奈米碳管薄膜相鄰設置於同該基底的同一表面上，使得該兩個奈米碳管薄膜能夠共同形成一較大尺寸的奈米碳管薄膜板，有效解決先前技術奈米碳管薄膜的尺寸受限的問題。
請參閱圖1，圖1是本發明奈米碳管薄膜板10一較佳實施方式的結構示意圖。該奈米碳管薄膜板10包括第一奈米碳管薄膜11、第二奈米碳管薄膜12及基底13。該基底13為透明基底，其可以為玻璃材料或樹脂材料，包括一第一表面131。該第一奈米碳管薄膜11及該第二奈米碳管薄膜12相鄰設置在該基底13的第一表面131上。
本實施方式中，該第一奈米碳管薄膜11的奈米碳管的延伸方向與該第二奈米碳管薄膜12的奈米碳管的延伸方向相同。當然，在一種變更實施方式中，該第一奈米碳管薄膜11的奈米碳管的延伸方向與該第二奈米碳管薄膜12的奈米碳管的延伸方向也可以垂直。
該第一奈米碳管薄膜11及該第二奈米碳管薄膜12均為矩形，且該第一奈米碳管薄膜11及該第二奈米碳管薄膜12的尺寸可以相同，至少地，本實施方式中，該第一奈米碳管薄膜11及該第二奈米碳管薄膜12沿其奈米碳管延伸方向上的長度相同。
該第一奈米碳管薄膜11包括一與該第一奈米碳管薄膜11的奈米碳管的延伸方向相同的第一邊緣111，該第二奈米碳管薄膜12包括一與該第二奈米碳管薄膜12的奈米碳管的延伸方向相同的第二邊緣121，該第一邊緣111與該第二邊緣121相鄰。在圖1所示的實施方式中，該第一奈米碳管薄膜11及該第二奈米碳管薄膜12並列且相鄰設置於該基底13的第一表面131上，並且該第一邊緣111與該第二邊緣121剛好對齊並疊合相接，使得該第一奈米碳管薄膜11與該第二奈米碳管薄膜12拼接為一體，即拼接成一較大的奈米碳管薄膜層。
進一步地，該第一奈米碳管薄膜11與該第二奈米碳管薄膜12的結構可以相同，即如圖2所示，該第一奈米碳管薄膜11與該第二奈米碳管薄膜12可以分別包括多個奈米碳管140，該多個奈米碳管140基本上均沿同一方向擇優取向，且每一奈米碳管140與相鄰的奈米碳管140通過範德華力首尾相連。該第一/第二奈米碳管薄膜11、12中的奈米碳管140為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或多種。該單壁奈米碳管的直徑為0.5納米~50納米，該雙壁奈米碳管的直徑為1.0納米~50納米，該多壁奈米碳管的直徑為1.5納米~50納米。
請參閱圖3，圖3是圖1所示的奈米碳管薄膜板10第一變更實施方式的示意圖，該第一變更實施方式中，第一奈米碳管薄膜11與第二奈米碳管薄膜12相鄰且部分交疊，從而該第一奈米碳管薄膜11包括一與該第二奈米碳管薄膜12重疊的疊合區域112。
具體地，該第一奈米碳管薄膜11的鄰近該第一邊緣111的邊緣區域位於該第二奈米碳管薄膜12的鄰近該第二邊緣121的邊緣區域的上方。其中，該第一奈米碳管薄膜11的鄰近該第一邊緣111的邊緣區域即定義該疊合區域112。並且優選地，該疊合區域112為矩形，其寬度小於2毫米，長度與第一、第二奈米碳管薄膜11、12的長度相同。
請參閱圖4，圖4是圖1所示的奈米碳管薄膜板10第二變更實施方式的示意圖，該第二變更實施方式中，第一奈米碳管薄膜11與第二奈米碳管薄膜12並列設置於基底13的第一表面131上，且該第一奈米碳管薄膜11與該第二奈米碳管薄膜12之間具有間隔區域。該間隔區域114為矩形，其寬度小於5毫米，長度與第一、第二奈米碳管薄膜11、12的長度相同。
請參閱圖5，圖5是上述第一、第二及第三實施方式的奈米碳管薄膜板10的製造方法的流程圖。該奈米碳管薄膜板10的製造方法主要包括：步驟S1，製備第一奈米碳管薄膜11及第二奈米碳管薄膜12，及步驟S2，將該第一奈米碳管薄膜11及該第二奈米碳管薄膜12相鄰設置於一基底13的第一表面131上。
具體地，步驟S1中，製備該第一奈米碳管薄膜11及該第二奈米碳管薄膜12優選採用拉膜法。請參閱圖6，以拉膜法製備該第一奈米碳管薄膜11及該第二奈米碳管薄膜12的方法主要包括以下步驟S11、S12及S13。
步驟S11，提供第一奈米碳管陣列及第二奈米碳管陣列。
優選地，該第一奈米碳管陣列及第二奈米碳管陣列均為超順排奈米碳管陣列；該超順排奈米碳管陣列的製備方法可採用化學氣相沉積法、石墨電極恒流電弧放電沉積法或鐳射蒸發沉積法。本發明提供的該第一、第二奈米碳管陣列為單壁奈米碳管陣列、雙壁奈米碳管陣列及多壁奈米碳管陣列中的一種或多種。該超順排奈米碳管陣列為多個彼此平行且垂直於基底生長的奈米碳管形成的純奈米碳管陣列。該生長奈米碳管的基底可迴圈多次使用，從而降低該第一、第二奈米碳管陣列的製造成本。該第一、第二奈米碳管陣列中的奈米碳管彼此通過範德華力緊密接觸形成陣列。該第一、第二奈米碳管陣列與上述基底面積基本相同，且該第一、第二奈米碳管陣列的高度大於100微米。
步驟S12，從該第一奈米碳管陣列中選定部分奈米碳管，並沿垂直於該第一奈米碳管陣列的生長方向的方向拉伸該部分奈米碳管，從而形成連續的第一奈米碳管薄膜11。
步驟S13，從該第二奈米碳管陣列中選定部分奈米碳管，並沿垂直於該第二奈米碳管陣列的生長方向的方向拉伸該部分奈米碳管，從而形成連續的第二奈米碳管薄膜12。
具體地，在上述步驟S12及S13所述的拉伸過程中，在拉力作用下超順排奈米碳管陣列中選定的部分奈米碳管沿拉伸方向逐漸脫離基底的同時，由於範德華力作用，該超順排奈米碳管陣列中的其他奈米碳管首尾相連地連續地被拉出，從而形成該第一或第二奈米碳管薄膜11、12。
進一步地，該步驟S1可以進一步包括步驟S14，採用鐳射處理該第一及第二奈米碳管薄膜11、12，用於提高該第一及第二奈米碳管膜11、12的透明度。
由於奈米碳管薄膜中的奈米碳管之間存在範德華力，奈米碳管薄膜中的某些奈米碳管容易聚集形成奈米碳管束，該奈米碳管束直徑較大，影響了奈米碳管薄膜的透光性。為提高該第一及第二奈米碳管薄膜11、12的透光性，以功率密度大於0.1×104瓦特/平方米的鐳射照射該第一及第二奈米碳管薄膜11、12，除去該第一及第二奈米碳管膜11、12中直徑較大，透光性較差的奈米碳管束。採用鐳射處理該第一及第二奈米碳管薄膜11、12的步驟可以在含氧環境中進行。優選地，鐳射處理該第一及第二奈米碳管薄膜11、12的步驟在空氣環境下進行。具體地，採用鐳射處理該第一及第二奈米碳管薄膜可以通過：先固定該第一及第二奈米碳管膜11、12，然後移動鐳射裝置照射該該第一及第二奈米碳管薄膜11、12的方法實現；或先固定鐳射裝置，移動該第一及第二奈米碳管薄膜11、12使鐳射照射該第一及第二奈米碳管薄膜11、12的方法實現。另外，可以理解，該第一奈米碳管薄膜11及該第二奈米碳管薄膜12還可以為直接生長法、碾壓法或絮化法等其他方法制得。
請參閱圖7，步驟S2中，將該第一奈米碳管薄膜11及該第二奈米碳管薄膜12相鄰設置於一基底上可以進一步包括如下步驟S21、S22及S23。
步驟S21，提供一基底13。
步驟S22，將該第一奈米碳管薄膜11黏結於該基底13的第一表面131上。
步驟S23，將該第二奈米碳管薄膜12黏結於該基底13的第一表面131上且與該第一奈米碳管薄膜11相鄰設置，從而得到圖1、圖2或圖3所示的具有該第一奈米碳管薄膜11與該第二奈米碳管薄膜12的奈米碳管薄膜板10。
該步驟S22與S23中，該第一及第二奈米碳管薄膜11、12可以利用其本身的黏性黏結於該基底13的第一表面131上，或者為穩固黏合，通過膠體黏結於該基底13的第一表面131上。另外，該第一及第二奈米碳管薄膜11、12也可以通過一熱壓制程黏結在該基底13的第一表面131上。
與先前技術相比較，本發明奈米碳管薄膜板10的製造方法中，分別製備兩個奈米碳管薄膜11及12，再將該兩個奈米碳管薄膜11及12相鄰設置於該基底13的同一表面131上，使得該兩個奈米碳管薄膜11及12能夠共同形成一較大尺寸的奈米碳管薄膜板10，有效解決先前技術奈米碳管薄膜的尺寸受限的問題。由此，本發明奈米碳管薄膜板10的製造方法得到的奈米碳管薄膜板10的尺寸較大。
另外，該直接拉伸獲得的擇優取向排列的第一及第二奈米碳管薄膜11、12比無序的奈米碳管薄膜具有更好的均勻性，即具有更均勻的厚度以及更均勻的導電性能。同時該直接拉伸獲得該第一及第二奈米碳管薄膜11、12的方法簡單快速，適宜進行工業化應用。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施例為限，該舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
11．．．第一奈米碳管薄膜
12．．．第二奈米碳管薄膜
13．．．基底
131．．．第一表面
140．．．奈米碳管
111．．．第一邊緣
121．．．第二邊緣
112．．．疊合區域
114．．．間隔區域
10．．．奈米碳管薄膜板
S1、S2、S11、S12、S13、S21、S22、S23．．．步驟
圖1是本發明奈米碳管薄膜板一較佳實施方式的結構示意圖。
圖2是奈米碳管薄膜的結構示意圖。
圖3是圖1所示的奈米碳管薄膜板第一變更實施方式的示意圖。
圖4是圖1所示的奈米碳管薄膜板第一變更實施方式的示意圖。
圖5是本發明奈米碳管薄膜板的製造方法的流程圖。
圖6是以拉膜法製備圖5所述的第一奈米碳管薄膜及第二奈米碳管薄膜的流程圖。
圖7是將第一奈米碳管薄膜及第二奈米碳管薄膜相鄰設置於基底上的流程圖。
S1、S2．．．步驟

Claims (25)

  1. 一種奈米碳管薄膜板的製造方法，其包括如下步驟：
    製備第一奈米碳管薄膜及第二奈米碳管薄膜；及
    將該第一奈米碳管薄膜及該第二奈米碳管薄膜相鄰設置於一基底的第一表面上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，製備第一奈米碳管薄膜及第二奈米碳管薄膜的步驟包括：
    提供第一奈米碳管陣列及第二奈米碳管陣列；
    從該第一奈米碳管陣列中選定部分奈米碳管，並沿垂直於該第一奈米碳管陣列的生長方向的方向拉伸該部分奈米碳管，從而形成連續的第一奈米碳管薄膜；及
    從該第二奈米碳管陣列中選定部分奈米碳管，並沿垂直於該第二奈米碳管陣列的生長方向的方向拉伸該部分奈米碳管，從而形成連續的第二奈米碳管薄膜。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，將該第一奈米碳管薄膜及該第二奈米碳管薄膜並列且相鄰設置於一基底上的步驟包括：
    將該第一奈米碳管薄膜黏結於該基底的第一表面上；及
    將該第二奈米碳管薄膜黏結於該基底的第一表面上且與該第一奈米碳管薄膜相鄰設置。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，從該第一奈米碳管陣列中選定部分奈米碳管的步驟包括：採用第一膠帶接觸奈米碳管陣列以選定該部分奈米碳管。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，從該第二奈米碳管陣列中選定部分奈米碳管的步驟包括：採用第二膠帶接觸奈米碳管陣列以選定該部分奈米碳管。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，該奈米碳管薄膜板的製造方法還進一步包括如下步驟：採用鐳射處理該第一及第二奈米碳管薄膜以提高奈米碳管膜的透明度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，該第一奈米碳管薄膜的邊緣與該第二奈米碳管薄膜的邊緣相鄰並接合以使該第一奈米碳管薄膜的邊緣與該第二奈米碳管薄膜拼接為一體。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，該第一奈米碳管薄膜與該第二奈米碳管薄膜並列設置於該基底的第一表面上，且該第一奈米碳管薄膜與該第二奈米碳管薄膜之間具有間隔區域。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，該間隔區域的寬度小於5毫米。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，該第一奈米碳管薄膜與該第二奈米碳管薄膜相鄰且部分交疊，從而該第一奈米碳管薄膜包括一與該第二奈米碳管薄膜重疊的疊合區域。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，該疊合區域的寬度小於2毫米。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，該第一奈米碳管薄膜的奈米碳管的延伸方向與該第二奈米碳管薄膜的奈米碳管的延伸方向相同。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，該第一奈米碳管薄膜的與該第二奈米碳管薄膜相鄰的邊緣與該第一奈米碳管薄膜的的奈米碳管的延伸方向相同。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，該第一奈米碳管薄膜與該第二奈米碳管薄膜均為矩形，該第一奈米碳管薄膜沿奈米碳管延伸的方向的長度與該第二奈米碳管薄膜的沿奈米碳管延伸的方向的長度相同。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的奈米碳管薄膜板的製造方法，其中，該第一奈米碳管薄膜的與該第二奈米碳管薄膜相鄰的邊緣與該第一奈米碳管薄膜的的奈米碳管的延伸方向垂直。
  16. 一種奈米碳管薄膜板，其中：該奈米碳管薄膜板包括第一奈米碳管薄膜、第二奈米碳管薄膜及基底，該基底包括第一表面，該第一奈米碳管薄膜及該第二奈米碳管薄膜相鄰設置於一基底的第一表面上。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的奈米碳管薄膜板，其中，該第一奈米碳管薄膜的邊緣與該第二奈米碳管薄膜的邊緣相鄰並接合以使該第一奈米碳管薄膜的邊緣與該第二奈米碳管薄膜拼接為一體。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的奈米碳管薄膜板，其中，該第一奈米碳管薄膜與該第二奈米碳管薄膜並列設置於該基底的第一表面上，且該第一奈米碳管薄膜與該第二奈米碳管薄膜之間具有間隔區域。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的奈米碳管薄膜板，其中，該間隔區域的寬度小於5毫米。
  20. 如申請專利範圍第16項所述的奈米碳管薄膜板，其中，該第一奈米碳管薄膜與該第二奈米碳管薄膜相鄰且部分交疊，從而該第一奈米碳管薄膜包括一與該第二奈米碳管薄膜重疊的疊合區域。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的奈米碳管薄膜板，其中，該疊合區域的寬度小於2毫米。
  22. 如申請專利範圍第16項所述的奈米碳管薄膜板，其中，該第一奈米碳管薄膜的奈米碳管的延伸方向與該第二奈米碳管薄膜的奈米碳管的延伸方向相同。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的奈米碳管薄膜板，其中，該第一奈米碳管薄膜的與該第二奈米碳管薄膜相鄰的邊緣與該第一奈米碳管薄膜的的奈米碳管的延伸方向相同。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的奈米碳管薄膜板，其中，該第一奈米碳管薄膜與該第二奈米碳管薄膜均為矩形，該第一奈米碳管薄膜沿奈米碳管延伸的方向的長度與該第二奈米碳管薄膜的沿奈米碳管延伸的方向的長度相同。
  25. 如申請專利範圍第22項所述的奈米碳管薄膜板，其中，該第一奈米碳管薄膜的與該第二奈米碳管薄膜相鄰的邊緣與該第一奈米碳管薄膜的的奈米碳管的延伸方向垂直。
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