TW201625481A - 奈米碳管陣列的製備方法和奈米碳管膜的製備方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種奈米碳管陣列的製備方法，提供一代替基底及多個奈米碳管陣列，該多個奈米碳管陣列分別設置在多個生長基底的表面；將該多個奈米碳管陣列設置在該代替基底的同一表面，並使該代替基底與該多個奈米碳管陣列之間具有液態介質；使液態介質固化變為固態介質；使該多個奈米碳管陣列與該多個生長基底分離，並轉移至該代替基底；通過升溫使該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間再次形成一液態介質；將該多個奈米碳管陣列在該代替基底表面滑動，使該多個奈米碳管陣列的側面相互接觸，通過凡得瓦力結合，形成一拼接陣列。

Description

奈米碳管陣列的製備方法和奈米碳管膜的製備方法

本發明涉及一種奈米碳管陣列的製備方法和奈米碳管膜的製備方法。

奈米碳管是一種由石墨烯片卷成的中空管狀物，其具有優異的力學、熱學及電學性質，因此具有廣闊的應用領域。由於單根奈米碳管的尺寸為奈米級，難於加以利用，人們嘗試將多個奈米碳管作為原材料，製成具有較大尺寸的宏觀奈米碳管膜。例如由多個奈米碳管形成的宏觀膜狀結構，如奈米碳管膜。公告號為CN101458975B的中國發明專利中揭露了一種從奈米碳管陣列中直接拉取獲得的奈米碳管膜，這種奈米碳管膜具有較好的透明度，且具有宏觀尺度並能夠自支撐，其包括多個在凡得瓦力作用下首尾相連的奈米碳管。由於這種直接從陣列中拉取獲得的奈米碳管膜中奈米碳管基本沿同一方向延伸，因此能夠較好的發揮奈米碳管軸向具有的導電及導熱等各種優異性質，具有極為廣泛的產業前景，例如可以應用於觸摸屏、液晶顯示器、揚聲器、加熱裝置、薄膜電晶體及導電線纜等多種領域。

然而，該奈米碳管膜從一奈米碳管陣列中拉出，膜的尺寸受到該奈米碳管陣列尺寸的限制。先前技術中的能夠用於拉取奈米碳管膜的奈米碳管陣列是採用化學氣相沈積法在生長基底表面生長獲得。生長基底的尺寸不但受到製造工藝的限制，還受化學氣相沈積反應爐尺寸的限制。目前用於生長奈米碳管陣列的生長基底最大直徑約為8英寸，難以滿足更大尺寸奈米碳管膜的生產需要。

中國專利CN101734644B公開了一種奈米碳管膜的製備方法，其將從奈米碳管陣列中拉出的奈米碳管膜進一步橫向拉伸，從而使奈米碳管膜的寬度方向的尺寸擴大，得到寬度較寬的奈米碳管膜。中國專利CN101676452B公開了一種奈米碳管膜的製備方法，其將從不同奈米碳管陣列的多個奈米碳管膜的端部相互接觸實現連接，形成長度延長的奈米碳管膜。然而，從奈米碳管陣列中拉取得到的奈米碳管膜是一種僅由奈米碳管之間通過凡得瓦力相互吸引而搭接形成的超薄膜，對奈米碳管膜進行拉伸或連接時，稍有不慎即會造成奈米碳管膜的破裂，因此這種方法難於大規模實際應用。

有鑒於此，提供一種能夠解決上述問題的奈米碳管陣列的製備方法和奈米碳管膜的製備方法實為必要。

一種奈米碳管拼接陣列的製備方法，包括以下步驟：

S1，提供一代替基底及多個奈米碳管陣列，該多個奈米碳管陣列分別設置在多個生長基底的表面，該奈米碳管陣列靠近該生長基底的表面為第一表面，遠離該生長基底的表面為第二表面，該奈米碳管陣列的形態能夠使得奈米碳管膜從該奈米碳管陣列中連續地拉出；

S2，將該多個奈米碳管陣列的第二表面設置在該代替基底的同一表面，並使該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間具有液態介質；

S3，使位於該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間的液態介質固化變為固態介質；

S4，通過移動該代替基底與該多個生長基底中的至少一方，使該代替基底與該多個生長基底相遠離，從而使該多個奈米碳管陣列與該多個生長基底分離，並轉移至該代替基底；

S5，通過升溫使該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間再次形成一液態介質；以及

S6，將該多個奈米碳管陣列在該代替基底表面滑動，使該多個奈米碳管陣列的側面相互接觸，通過凡得瓦力結合，形成一拼接陣列，該拼接陣列的形態能夠使得奈米碳管膜從該拼接陣列的中連續地拉出。

一種奈米碳管膜的製備方法，包括以下步驟：

S1，提供一代替基底及多個奈米碳管陣列，該多個奈米碳管陣列分別設置在多個生長基底的表面，該奈米碳管陣列靠近該生長基底的表面為第一表面，遠離該生長基底的表面為第二表面，該奈米碳管陣列的形態能夠使得奈米碳管膜從該奈米碳管陣列中連續地拉出；

S2，將該多個奈米碳管陣列的第二表面設置在該代替基底的同一表面，並使該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間具有液態介質；

S3，使位於該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間的液態介質固化變為固態介質；

S4，通過移動該代替基底與該多個生長基底中的至少一方，使該代替基底與該多個生長基底相遠離，從而使該多個奈米碳管陣列與該多個生長基底分離，並轉移至該代替基底；

S5，通過升溫使該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間再次形成一液態介質；

S6，將該多個奈米碳管陣列在該代替基底表面滑動，使該多個奈米碳管陣列的側面相互接觸，通過凡得瓦力結合，形成一拼接陣列，該拼接陣列的形態能夠使得奈米碳管膜從該拼接陣列的中連續地拉出；以及

S8，從該拼接陣列拉取該奈米碳管膜。

相較於先前技術，本發明通過將多個奈米碳管陣列在保持該奈米碳管陣列仍具有拉膜性能的條件下相互拼接，形成面積較大的陣列，再從該拼接後的陣列中拉取寬度較寬或長度較長的奈米碳管膜，避免了對奈米碳管膜進行直接操作引起的破壞。

圖1為本發明實施例提供的奈米碳管陣列的製備方法的俯視示意圖。

圖2為本發明實施例提供的奈米碳管陣列的製備方法的側視示意圖。

圖3為本發明實施例從奈米碳管陣列中拉取獲得的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。

圖4為本發明實施例從奈米碳管陣列中拉取獲得奈米碳管膜的結構示意圖。

圖5為本發明一實施例提供的在代替基底與多個奈米碳管陣列之間形成固態介質的製備方法的側視示意圖。

圖6為本發明另一實施例提供的在代替基底與多個奈米碳管陣列之間形成固態介質的製備方法的側視示意圖。

圖7為本發明實施例設置於兩個並排設置的代替基底上的拼接陣列的側視示意圖。

圖8為本發明實施例提供的奈米碳管膜的製備方法的俯視示意圖。

圖9為本發明實施例提供的奈米碳管膜的製備方法的側視示意圖。

以下將結合附圖對本發明的奈米碳管陣列的製備方法及奈米碳管膜的製備方法作進一步的詳細說明。

請參閱圖1及圖2，本發明提供一種拼接奈米碳管陣列的製備方法，包括以下步驟：

S1，提供一代替基底30及多個奈米碳管陣列10，該多個奈米碳管陣列10分別設置在多個生長基底20的表面，該多個奈米碳管陣列10靠近該生長基底20的表面為第一表面102，遠離該生長基底20的表面為第二表面104，該奈米碳管陣列10的形態能夠使得奈米碳管膜40從該奈米碳管陣列10中連續地拉出；

S2，將該多個奈米碳管陣列10的第二表面104設置在該代替基底30的同一表面，並使該代替基底30與該多個奈米碳管陣列10的第二表面104之間具有液態介質60；

S3，使位於該代替基底30與該多個奈米碳管陣列10的第二表面104之間的液態介質60固化變為固態介質60’；

S4，通過移動該代替基底30與該多個生長基底20中的至少一方，使該代替基底30與該多個生長基底20相遠離，從而使該多個奈米碳管陣列10與該多個生長基底20分離，並轉移至該代替基底30；

S5，通過升溫使該代替基底30與該多個奈米碳管陣列10的第二表面104之間再次形成一液態介質60，從而使該多個奈米碳管陣列10能夠在該代替基底30表面滑動；

S6，將該多個奈米碳管陣列10在該代替基底30表面滑動，使該多個奈米碳管陣列10的側面相互接觸，通過凡得瓦力結合，形成一拼接陣列80，該拼接陣列80的形態能夠使得奈米碳管膜40從該拼接陣列80的中連續地拉出。

該奈米碳管膜40包括首尾相連的奈米碳管，是由多個奈米碳管通過凡得瓦力相互結合並首尾相連形成的宏觀結構。

首先對生長於該生長基底20且能夠從中拉取奈米碳管膜40的奈米碳管陣列10進行介紹。

該奈米碳管陣列10為通過化學氣相沈積的方法生長在該生長基底20的表面202。該奈米碳管陣列10中的奈米碳管基本彼此平行且垂直於生長基底20表面202，相鄰的奈米碳管之間相互接觸並通過凡得瓦力相結合。通過控制生長條件，該奈米碳管陣列10中基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。由於基本不含雜質且奈米碳管相互間緊密接觸，相鄰的奈米碳管之間具有較大的凡得瓦力，足以使在拉取一些奈米碳管（奈米碳管片段）時，能夠使相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力的作用被首尾相連，連續不斷的拉出，由此形成連續的自支撐的宏觀膜狀結構，即奈米碳管膜40。這種能夠使奈米碳管首尾相連的從其中拉出的奈米碳管陣列10也稱為超順排奈米碳管陣列10。該生長基底20的材料可以為P型矽、N型矽或氧化矽等適合生長超順排奈米碳管陣列10的基底。

從奈米碳管陣列10中連續地拉出的該奈米碳管膜40包括多個首尾相連的奈米碳管。更為具體的，該奈米碳管膜40為可以實現自支撐的奈米碳管膜40，該奈米碳管膜40包括多個基本沿相同方向排列的奈米碳管。請參閱圖3及圖4，在該奈米碳管膜40中奈米碳管為沿同一方向擇優取向排列。所述擇優取向是指在奈米碳管膜40中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於該奈米碳管膜40的表面。進一步地，所述奈米碳管膜40中多數奈米碳管是通過凡得瓦力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜40中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連，從而使該奈米碳管膜40能夠實現自支撐。當然，所述奈米碳管膜40中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜40中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。進一步地，所述奈米碳管膜40可包括多個連續且定向排列的奈米碳管片段。該多個奈米碳管片段通過凡得瓦力首尾相連。每一奈米碳管片段包括多個相互平行的奈米碳管，該多個相互平行的奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合。另外，所述奈米碳管膜40中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜40的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸而部分分離的情況。實際上，該奈米碳管膜40具有較多間隙，即相鄰的奈米碳管之間具有間隙，使該奈米碳管膜40可以具有較好的透明度。然而，相鄰奈米碳管之間接觸的部分以及首尾相連的奈米碳管之間連接的部分的凡得瓦力已經足夠維持該奈米碳管膜40整體的自支援性。該奈米碳管膜40的厚度約為0.5奈米至100微米，優選為0.5奈米至10微米。

所述自支撐是該奈米碳管膜40不需要大面積的載體支撐，而只要一邊或相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀，即將該奈米碳管膜40置於（或固定於）間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜40能夠懸空保持自身膜狀。所述自支撐主要通過奈米碳管膜40中存在連續的通過凡得瓦力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。

所述能夠從中拉取奈米碳管膜40的奈米碳管陣列10的製備方法已為眾多前案公開，例如可參閱馮辰等人在2008年8月13日公開的中國專利申請CN101239712A。

該代替基底30為固態，材料不限，可以為常見的硬質基底或柔性基底，如金屬、玻璃、石英、矽、二氧化矽、塑膠或樹脂，如聚甲基丙烯酸甲酯或聚對苯二甲酸乙二酯。該代替基底30具有一表面，作為設置該奈米碳管陣列10的表面。優選地，該代替基底30的所述表面為平滑表面。將該奈米碳管陣列10從該生長基底20轉移至該代替基底30表面是使該奈米碳管陣列10倒立設置於該代替基底30表面。當該奈米碳管陣列10轉移至該代替基底30後，該奈米碳管陣列10的第二表面104靠近或設置在該代替基底30的表面，該第一表面102為遠離該代替基底30的表面。

在該步驟S2中，將該多個奈米碳管陣列10設置在該代替基底30的同一表面上，該多個奈米碳管陣列10相互之間可間隔一定距離。該液態介質60可以以細微的液滴或液膜的形態設置在該奈米碳管陣列10的第二表面104上。該液態介質60可以僅為水或低分子量有機溶劑，如乙醇、丙酮或甲醇，該液態介質60的量應較小，避免滲入奈米碳管陣列10的內部對奈米碳管陣列的形態造成影響。優選地，該液態介質60選擇為不與奈米碳管潤濕的液體，如水。該奈米碳管陣列10的第二表面104的液態介質60的液滴的直徑以及液膜的厚度可以分別為10奈米~300微米。該代替基底30與該奈米碳管陣列10的第二表面104分別與中間的液態介質60接觸。可以理解，在該步驟S2中仍然保持該奈米碳管陣列10的形態為能夠使奈米碳管結構40從中連續地拉出，該生長基底20和代替基底30儘量不對該奈米碳管陣列10施加壓力，即使施加壓力，該壓力也應較小，控制在不時奈米碳管陣列10的形態發生改變而無法連續地拉出奈米碳管結構40為準，例如不使奈米碳管陣列10中的奈米碳管發生傾倒。該壓力(f)範圍可以為0<f<2N/cm2。在對奈米碳管陣列10施加壓力的過程中，該奈米碳管陣列10中奈米碳管仍基本保持垂直於生長基底20的表面的狀態。為避免該生長基底20和代替基底30對該奈米碳管陣列10施加壓力，可以在該生長基底20和代替基底30之間設置一間隔元件（圖未示），該間隔元件的高度等於該奈米碳管陣列10的高度，使該生長基底20和代替基底30之間的距離等於該奈米碳管陣列10的高度。

在一實施例中，該步驟S2可以包括以下步驟：

S21，在該奈米碳管陣列10的第二表面104形成一層液態介質60；以及

S22，將該代替基底30的表面接觸該具有液態介質60的第二表面104。

在該步驟S21中，可以將液態介質60形成液滴或霧化，噴灑在該奈米碳管陣列10的該第二表面104，也就是在該生長基底20的奈米碳管陣列10的頂面。

在另一實施例中，該步驟S2可以包括以下步驟：

S21’，在該代替基底30的表面形成一層液態介質60；以及

S22’，將該代替基底30具有液態介質60的表面接觸該奈米碳管陣列10的第二表面104。

在該步驟S21’中，可以將液態介質60形成液滴或霧化，噴灑在該代替基底30的表面。

在該步驟S3中，位於該代替基底30與奈米碳管陣列10之間的液態介質60固化變成固態介質60’，具體可以使通過降溫至該固態介質60的凝固點以下，由於該代替基底30與奈米碳管陣列10均與液態介質60接觸，液態介質60固化後將該代替基底30與奈米碳管陣列10較為牢固的結合在一起。為使結合更為牢固，該代替基底30的材料優選為與該液態介質60潤濕。

請參閱圖5，具體地，在一實施例中，可以將該代替基底30、液態介質60、多個奈米碳管陣列10連同生長基底20的層疊結構放入低溫箱70中降溫至凝固點以下。該低溫箱70可以為冰箱的冷凍室。

請參閱圖6，在另一實施例中，當該步驟S2包括步驟S21及S22，即將液態介質60設置在該奈米碳管陣列10的第二表面104時，可以先將代替基底30的溫度降至凝固點以下，再將具有凝固點以下溫度的代替基底30接觸該多個奈米碳管陣列10具有液態介質60的第二表面104。例如可以先將該代替基底30在低溫箱70中凝固點以下放置一段時間再取出。該代替基底30的溫度可以直接使該第二表面104的液態介質60變為固態介質60’，而無需將該層疊結構再放入低溫箱70。

在該步驟S4中，該奈米碳管陣列10通過與該代替基底30的結合與該生長基底20分離。優選地，同一奈米碳管陣列10中的所有奈米碳管同時脫離該生長基底20，也就是該代替基底30與該生長基底20中的至少一方的移動方向為垂直於該生長基底20的奈米碳管生長表面，使該奈米碳管陣列10中的奈米碳管沿該奈米碳管的生長方向脫離該生長基底20。當該代替基底30與該生長基底20均發生移動時，兩者的移動方向均垂直於該生長基底20的奈米碳管生長表面。

所述將奈米碳管陣列10從生長基底20轉移至代替基底30的過程中，通過簡單的噴灑液態介質和冷凍過程使奈米碳管陣列10與代替基底30牢固結合，從而使生長基底20可以與該奈米碳管陣列10分離，從而使生長階段與使用階段奈米碳管陣列10設置於不同基底，作為使用階段用於設置奈米碳管陣列10的基底可以選擇廉價材料製造，而較為昂貴的生長基底可迅速回收，從而優化了生產流程。

在該步驟S5中，原本在該代替基底30與該多個奈米碳管陣列10的第二表面104之間的固態介質60’通過加熱變為液態介質60，從而使該多個奈米碳管陣列10與該代替基底30之間的結合力減小，又由於該液態介質60的存在使摩擦力減小，從而使該多個奈米碳管陣列10可以在該代替基底30表面發生滑動平移。

請參閱圖7，在該步驟S6中，沿垂直該奈米碳管陣列10中奈米碳管的排列方向（也就是垂直奈米碳管陣列10的側面106）對至少一奈米碳管陣列10施加推力，使至少一奈米碳管陣列10在該代替基底30表面滑動平移，從而使該多個奈米碳管陣列10的側面106相互接觸，即不同奈米碳管陣列10的奈米碳管之間實現直接接觸，通過凡得瓦力結合，形成面積較大的拼接陣列80。當接觸足夠緊密時，該不同奈米碳管陣列10的奈米碳管之間產生足夠大的凡得瓦力，基本相當於同一奈米碳管陣列10內部奈米碳管之間的凡得瓦力，從而使原本分別設置的多個奈米碳管陣列10成為一個整體，即拼接陣列80。該拼接陣列80的面積基本等於該多個奈米碳管陣列10的面積之和。通過將該多個奈米碳管陣列10的側面106在第一方向(x)相互接觸，拼接成面積較大的拼接陣列80，可以使拼接陣列80在第一方向(x)具有較大的尺寸。

為利於不同代替基底30上的奈米碳管陣列10相互之間實現接觸，該需要拼接的多個奈米碳管陣列10可具有形狀對應的側面106，從而能夠實現較大面積接觸。該多個奈米碳管陣列10的側面106相互之間接觸面積越大則產生的凡得瓦力越大。優選地，該多個奈米碳管陣列10為矩形陣列。優選地，在多個奈米碳管陣列10在側面106相互接觸時，對該多個奈米碳管陣列10施加壓力，使多個奈米碳管陣列10之間接觸更為緊密。可以理解，該壓力不能過大使該奈米碳管陣列10產生變形以致無法維持能夠拉取奈米碳管膜40的形態，因此，該壓力以維持該奈米碳管陣列10的形態使該奈米碳管膜40仍能夠從該奈米碳管陣列10中連續地拉出為準。

進一步地，在該步驟S6後，可進一步包括步驟S7，去除位於該代替基底30與該拼接陣列80之間的所述液態介質60。具體可使該液態介質60在常溫下自然乾燥或對該液態介質60加熱，使液態介質60揮發或蒸發。該去除過程不影響該拼接陣列80的形態。由於液態介質60的厚度較小，去除後拼接陣列80直接與該代替基底30的表面接觸並通過凡得瓦力結合。

可以理解，在上述步驟S1~S7的整個過程中，該奈米碳管陣列10及得到的拼接陣列80的形態應基本得到保持，以使奈米碳管膜40仍能從該拼接陣列80中連續地拉出為準。

本發明另一實施例還提供一種拼接奈米碳管陣列的製備方法，該方法與上述實施例的拼接奈米碳管陣列的製備方法基本相同，區別僅在該該代替基底30的材料為冰基底，並且在步驟S3中，所述將液態介質60固化變為固態介質60’是通過冰基底冷卻該液態介質60，使該液態介質60凝固形成。該冰基底是利用水或溶液冷凍凝固得到，該冰基底具有一平滑表面，用於設置該奈米碳管陣列10。

本發明另一實施例還提供一種拼接奈米碳管陣列的製備方法，該方法與上述實施例的拼接奈米碳管陣列的製備方法基本相同，區別僅在該液態介質60為將聚乙烯醇溶於溶劑中形成的極稀的溶液，該聚乙烯醇的含量應儘量低，避免影響後續拉膜作業。優選地，聚乙烯醇在該溶液中的質量百分含量可以為0.1%~2%。可以理解，通過使用液態溶劑，如液態水或液態有機溶劑，作為液態介質60，通過將液態溶劑轉變成冰的過程已經可以使代替基底30與奈米碳管陣列10之間具有足夠的結合力，使奈米碳管陣列10與生長基底20分離。但當分離後將該奈米碳管陣列10與該代替基底30之間的介質去除使奈米碳管陣列10直接與該代替基底30的表面接觸時，有可能使奈米碳管陣列10與代替基底30之間結合較弱。通過在溶劑中溶解微量聚乙烯醇，可以起到提高奈米碳管陣列10與代替基底30結合力的作用，且不會使結合力過大導致奈米碳管結構40無法從奈米碳管陣列10中拉出，因此應控制該聚乙烯醇溶液的濃度在2%以下。在本實施例中，上述步驟S7去除液態介質60的步驟為僅去除該聚乙烯醇溶液中的溶劑，而使溶液中的聚乙烯醇留在該奈米碳管陣列10與該代替基底30之間。由於聚乙烯醇的含量極少，該奈米碳管陣列10與代替基底30主要通過凡得瓦力結合，而聚乙烯醇同時提供部分結合力，使奈米碳管陣列10與代替基底30的結合性更好，但不影響奈米碳管膜40的拉取。

本發明實施例還提供一種奈米碳管膜的製備方法，除包括上述拼接奈米碳管陣列的製備方法外，還進一步包括：S8，從該拼接陣列80拉取該奈米碳管膜40。

請一併參閱圖8及圖9，該步驟S8與傳統的奈米碳管拉膜步驟的區別是，該奈米碳管膜40是從轉移至該代替基底30並且由多個奈米碳管陣列10相互拼接後得到的拼接陣列80中拉取，而非從直接在生長基底20表面的奈米碳管陣列10中進行拉取。該奈米碳管膜40是從倒立的設置在該代替基底30表面的拼接陣列80中進行拉取，也就是從拼接陣列80的原來的生長底部進行拉取。

在該步驟S8中，可沿任意方向從該拼接陣列80中拉取奈米碳管膜40。相對於從奈米碳管陣列10中直接拉取獲得的奈米碳管膜，當沿垂直於該第一方向(x)的第二方向(y)拉取該奈米碳管膜40時，該奈米碳管膜40具有更大的寬度，當沿該第一方向(x)拉取該奈米碳管膜40時，該奈米碳管膜40具有更大的長度。由於該多個奈米碳管陣列10在拼接時緊密接觸，使不同奈米碳管陣列10中的奈米碳管之間具有足夠的凡得瓦力，從而形成完整的拼接陣列80，因此從該拼接陣列80中可以拉取獲得一個完整的奈米碳管膜40，而非兩個獨立的奈米碳管膜40。該拼接的過程並不影響該奈米碳管陣列10的形態，因此得到的拼接陣列80仍然能夠拉取奈米碳管膜40。

所述步驟S8具體包括以下步驟：S81，從該代替基底30表面的拼接陣列80中通過拉取工具50選定一奈米碳管片段；S82，通過移動該拉取工具50，沿該第二方向拉取該選定的奈米碳管片段，從而首尾相連的拉出多個奈米碳管片段，進而形成一連續的奈米碳管膜40。

在該步驟S81中，採用具有一定寬度的膠帶或粘性基條接觸該拼接陣列80以選定具有一定寬度的一奈米碳管片段，該奈米碳管片段的寬度方向為該第一方向，由於該奈米碳管陣列40在該第一方向上長度增大，因此可選擇的奈米碳管片段的寬度也得到增大。在該步驟S82中，該選定的奈米碳管片段的拉取方向與該拼接陣列80中奈米碳管的生長方向呈一不為0的角度a，優選為30度~90度，並且該拉取方向垂直於該第一方向。

上述步驟S4有別於步驟S8，步驟S4的目的是使奈米碳管陣列10整體脫離該生長基底20，脫離後仍保持陣列10的形態。而在步驟S3的目的是從拼接陣列80中拉取奈米碳管膜40，因此並非使拼接陣列80整體脫離代替基底30，而是先使一小部分奈米碳管，如奈米碳管片段，脫離代替基底30，再由該拉出的奈米碳管片段帶動相鄰的奈米碳管片段被首尾相連的拉出，即陸續脫離代替基底30。

本技術方案通過將奈米碳管陣列10轉移至代替基底30，並保持該奈米碳管陣列10仍具有拉膜性能，當需要寬度較寬或長度較長的奈米碳管膜40時，通過將多個該代替基底30並排設置，使多個奈米碳管陣列10相互接觸，拼接成完整的拼接陣列80，再從該拼接陣列80中拉取寬度較寬或長度較長的奈米碳管膜40，而避免了對厚度較小的奈米碳管膜40進行直接操作引起的破壞。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知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。

10‧‧‧奈米碳管陣列

102‧‧‧第一表面

104‧‧‧第二表面

106‧‧‧側面

20‧‧‧生長基底

30‧‧‧代替基底

302‧‧‧代替基底的表面

40‧‧‧奈米碳管膜

50‧‧‧拉取工具

60‧‧‧液態介質

60’‧‧‧固態介質

70‧‧‧低溫箱

80‧‧‧拼接陣列

無

10‧‧‧奈米碳管陣列

30‧‧‧代替基底

80‧‧‧拼接陣列

Claims (13)

1. 一種奈米碳管拼接陣列的製備方法，包括以下步驟：
   S1，提供一代替基底及多個奈米碳管陣列，該多個奈米碳管陣列分別設置在多個生長基底的表面，該奈米碳管陣列靠近該生長基底的表面為第一表面，遠離該生長基底的表面為第二表面，該奈米碳管陣列的形態能夠使得奈米碳管膜從該奈米碳管陣列中連續地拉出；
   S2，將該多個奈米碳管陣列的第二表面設置在該代替基底的同一表面，並使該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間具有液態介質；
   S3，使位於該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間的液態介質固化變為固態介質；
   S4，通過移動該代替基底與該多個生長基底中的至少一方，使該代替基底與該多個生長基底相遠離，從而使該多個奈米碳管陣列與該多個生長基底分離，並轉移至該代替基底；
   S5，通過升溫使該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間再次形成一液態介質；以及
   S6，將該多個奈米碳管陣列在該代替基底表面滑動，使該多個奈米碳管陣列的側面相互接觸，通過凡得瓦力結合，形成一拼接陣列，該拼接陣列的形態能夠使得奈米碳管膜從該拼接陣列的中連續地拉出。
2. 如請求項1所述的奈米碳管拼接陣列的製備方法，其中，該奈米碳管膜包括多個首尾相連的奈米碳管。
3. 如請求項1所述的奈米碳管拼接陣列的製備方法，其中，該步驟S2包括：
   在該奈米碳管陣列的第二表面形成一層液態介質；以及
   將該代替基底的表面接觸該具有液態介質的第二表面。
4. 如請求項3所述的奈米碳管拼接陣列的製備方法，其中，該步驟S3包括以具有凝固點以下溫度的代替基底接觸該具有液態介質的第二表面。
5. 如請求項1所述的奈米碳管拼接陣列的製備方法，其中，該步驟S2包括：
   在該代替基底的表面形成一層液態介質；以及
   將該代替基底具有液態介質的表面接觸該奈米碳管陣列的第二表面。
6. 如請求項1所述的奈米碳管拼接陣列的製備方法，其中，該液態介質為液滴或液膜，該液滴的直徑以及液膜的厚度分別為10奈米~300微米。
7. 如請求項1所述的奈米碳管拼接陣列的製備方法，其中，該步驟S3包括將該代替基底、液態介質、奈米碳管陣列及生長基底的層疊結構放入低溫箱中降溫至凝固點以下。
8. 如請求項1所述的奈米碳管拼接陣列的製備方法，其中，該液態介質為水，該固態介質為冰。
9. 如請求項1所述的奈米碳管拼接陣列的製備方法，其中，在該步驟S6後，進一步包括步驟S7，去除位於該代替基底與該拼接陣列之間的所述液態介質。
10. 如請求項1所述的奈米碳管拼接陣列的製備方法，其中，該代替基底為冰基底，在步驟S3中，所述將液態介質固化變為固態介質是通過冰基底冷卻該液態介質，使該液態介質凝固形成。
11. 如請求項1所述的奈米碳管拼接陣列的製備方法，其中，該液態介質為將聚乙烯醇溶於溶劑中形成，該聚乙烯醇在該液態介質中的質量百分含量為0.1%~2%。
12. 一種奈米碳管膜的製備方法，包括以下步驟：
    S1，提供一代替基底及多個奈米碳管陣列，該多個奈米碳管陣列分別設置在多個生長基底的表面，該奈米碳管陣列靠近該生長基底的表面為第一表面，遠離該生長基底的表面為第二表面，該奈米碳管陣列的形態能夠使得奈米碳管膜從該奈米碳管陣列中連續地拉出；
    S2，將該多個奈米碳管陣列的第二表面設置在該代替基底的同一表面，並使該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間具有液態介質；
    S3，使位於該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間的液態介質固化變為固態介質；
    S4，通過移動該代替基底與該多個生長基底中的至少一方，使該代替基底與該多個生長基底相遠離，從而使該多個奈米碳管陣列與該多個生長基底分離，並轉移至該代替基底；
    S5，通過升溫使該代替基底與該多個奈米碳管陣列的第二表面之間再次形成一液態介質；以及
    S6，將該多個奈米碳管陣列在該代替基底表面滑動，使該多個奈米碳管陣列的側面相互接觸，通過凡得瓦力結合，形成一拼接陣列，該拼接陣列的形態能夠使得奈米碳管膜從該拼接陣列的中連續地拉出；以及
    S8，從該拼接陣列拉取該奈米碳管膜。
13. 如請求項12所述的奈米碳管膜的製備方法，其中，在該步驟S6中，將該多個奈米碳管陣列的側面在第一方向相互接觸；以及在該步驟S8中沿垂直於該第一方向拉取該奈米碳管膜。