TWI374855B - Method of manufacturing a carbon nanotube, and apparatus and system for performing the method - Google Patents

Description

丄J/叶OJJ 26525pif 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 以及執.行此方法的種製造奈㈣管的方法 例是有關於-種利用催化劑與反應 奈米碳管的方法以及執行此方法==應以^ 【先前技術】 彳置以及糸統

且奈米碳管具有奈米等級的尺寸。奈米碳管 :外二U狀’其三個碳原子會與-個碳原子鍵結。 卜彡狀會重複地排列成料圖案以形成一個 平面。而在此平面上，六㈣狀形狀會重複地排列，因而 捲成具有圓柱狀形狀的奈米碳管。

奈米碳管根據其結構具有金屬導電性質或是半導體 性貝°另外’奈米碳管具有甚佳的量子、電子、機械以及 化學性質。因此奈米碳f已經廣為用在各種躺，例如電 子發射器、二次·、氫燃料電池、祕藥物以及工程的 微組成物、高效能複合材料、靜電元件、電磁減等等。 而製造奈米碳管的方法包括雷射沈積程序、電漿增強 型化學氣相沈積程序、熱化學氣相沈積程序、火焰合成程 序、靜電放電程序、熱分解程序等等。在此，熱分解程序 是較常用來製作奈米碳管的方法。 根據熱分解程序，反應氣體，例如是碳氫氣體會被熱 分解。而此熱分解反應氣體會與包含有過鍍金屬（例如鐵) 的催化劑反應，以形成奈米碳管。 5 1374855 26525pif 轉換單元將形成有催化 4在其上的紐轉換至反應腔室中，且反應腔室中則提供 有加熱器。之後’將反應氣體引人反應腔室中以使催化劑 與反應氣體反應，因而形成奈米碳管。 然而’轉換單元是—個接—娜基材轉換至反應腔室 内。因此傳統製造奈米碳管的程序的效率非常低。 【發明内容】 —

本發明的實施例提供一種製造奈米碳管的方法，其可 以有效地轉換用來製造奈米碳管的基材。 八 本發明的實施例提供一種製造奈米碳管的裝 以執行上述的方法。 本發明的實施例提供一種製造奈米碳管的系統，其用 以製造奈米碳管且包括上述的裝置。 〃 根據本發明的目的，在製造奈米碳管的方法中，用來 容納基材的晶舟是位於奈米碳管合成所在的合成空間的外 部。首先將基材載入於晶舟中。之後將晶舟轉換至合成空 間中。然後在位於合成空間中的基材上進行形成奈米碳管 的程序以形成奈米碳管。 根據一貫施例，上述晶舟具有多階結構，以容納上述 基材。 根據一實施例，在形成奈米碳管之後，更包括將晶舟 轉換至合成空間的外部。另外，在將晶舟轉換至合成空間 中之後’更包括將合成空間與外部隔離。 根據本發明的另一目的，製造奈米碳管的裝置包括反 6 丄374855 26525pif ίΐί用元以及晶舟轉換單元。反應腔 :::基材是載入至晶舟中。基材轉換 其用以將基材載人位於反應腔室外部的晶舟中。 ί腔室ί早兀會轉換晶舟至反應腔室中或將晶舟轉換至反 根據-實施例’上述晶舟具衫階結構，以容納 =杜晶聽鮮元包括轉換件，其與晶舟結合在一起； 件’其用以引導轉換件的移動；以及驅動件，其用以 動。轉換件’以使晶舟在反應腔室的内部以及外部之間移 晶 離 根據-貫施例，上述晶舟轉換單元更包括關閉器，合 舟轉換至反應腔室内部時可用來使反應腔室與外部二 0另外，關閉器與轉換件整合在一起。 m 根據-實施例，上述基材轉換單元包括連結器，用以 内的基材，且連結器會在水平面旋轉；起重器， 盘起合在一起’以上下移動連結器；滑動器，其 复田重裔…曰在一起以水平地移動起重器；以及驅動件， '、以分別驅動連結器、起重器以及滑動器。 ，據本發明的另—目的’製造奈米碳管的系統包括反 ::至、晶舟、基材轉換單元、晶舟轉換單元、塗佈單元 上及收集單元。反應腔室具有用於合成奈米碳管的内部空 二’且反應氣體會引入反應腔室中。晶务用以容納多個基 ，且基材上塗佈有會與反應氣體反應的催化劑。基材轉 7 ^74855 26525pif 換單元位於反應腔室的外部，農 腔室外部的晶舟中。晶舟轉換單元2基材載入位於反應 外部以及内部之間的晶舟。塗=以轉換在反應腔室 基材上。收集單元是用以將奈SC”催化劑至 收集分離的奈米碳f。 、 g自基材分離，且用以 根據一實施例，上述塗佈星 堆疊在-起。另外，塗單元是垂直地 3=:化^擇件’其根據催化劑的尺;== 、動=擇件以均勻地分配自送料斗釋放的催化劑。 根據-實施例，上述收集單元包括第 的基材至垂直方位，以初步使奈： =基材μ，第二分離件，其用以二次地使留在 =基材上的奈米碳管分離；以及容器，其用以收 材分離下來的奈米碳管。 〃 土 材接ί據=貫施例’上述第二分離件包括接觸器，其與基 管分離，精由施予物理力至基材以使留在基材上的奈米碳 根據-實施例’上述系統更包括系統腔室，其用以容 、、’内反應，室、基㈣換單元、晶舟轉換單元、塗佈單元以 及收集單元，以使反應腔室、基材轉換單元、晶舟轉換單 元塗佈單元以及收集單元與系統腔室的外部隔離。 根據一實施例，上述系統更包括引入風扇，安裝在系 8 1374855 26525pif 頂部部分’以引入惰性氣體至系統腔 k在糸統腔室的下部空間。 更/、 實施例’上述系統更包括料，其安 糸此隹H以暫時地儲藏基材。此健藏單S包括容^ 以收集部分自基材分離的奈米碳管。 一 實施例’祕合成奈米碳管的基材可載入至且 t 晶舟巾。晶舟齡被至絲 因

此基材可以有效的轉換。 γ因 π因此’錄有基材的晶舟會在具杨卿狀的弓|導件 /月丁’大而當晶舟轉換到反應腔室時，晶舟不會有偏斜。 【實施方式】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易重下文轉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下*本㈣會以？料_形式來說明，但在以下所 抱述的例並翻來限制本發明。另外，這些實施例是 用來使此發日樣夠清楚的揭露，並且使此領域技術人員能 夠瞭解。在®式中’膜層以及區域的尺相及㈣尺寸為 了能夠清楚描述因而可能誇大化。 可以理解的是’當元件或是膜層被描述在另 一元件或 、曰之上或連接至另一元件或膜層，其可以是直接位於另 元件或闕上或是直接連接件或膜層，S是有其 他的元件或膜層在其巾。相反地，當元件被描述是直接位 於在另-元件或膜層上或直接連接另—糾或膜層，則表 9 26525pjf =其間不會有其他的元件或膜層。另外，相似的標號表 二』=件。在此，所使用的，，及/或，，表示任何以及所有 種或夕種列不出的項目的連結組合。 可以理解的是’職在此使用第_、第二 多種元件 '組成、區域、膜層及/或部1這 、組成、區域、膜層及/或部分並不被上述用語所限 1/=些、1語只是為了區別—個元件、組成、區域、膜層 或。Ρ刀/、另一個區域、膜層或部分的 第-元件、組成、區域、膜層及/或部分二以： 組成、區域、膜層及一 =間相_用語’例如下方、上方以及触在圖式 =用，描述元件或特徵與另—元件或特徵_係。可以理 了在圖式中有特別晝出，否則空間的用語是用 置在使用或操作時不同的方位。例如，當裝置在 = 科触述，例如在另—元件或特徵之下 ;f,,一可以被描述為在另一元件或特徵之上。因此，” 之此、°司可以解釋為之下以及之上的方位。另外，裝置也 S被9G度或其他角度翻轉，因而在此會使用空間相關的 使用的—些專業用語是為了描述特殊的實施 聋也G Ϊ用以限^本發明。在此所使用的，，—，，、，，此，，等 明^牲1，除非有特定的·。可㈣解的是，在說 曰、別是在描述特徵、步驟、操作、元件及/或組成時，” 26525pif ，括，，以及/或，，包含，，不特別限制只包含所列出的項目，1 返可以包括其他㈣徵、步驟、_、元似/或組成/、 •本發明的實施例會參考剖面圖式以詳細說明本發 貫施例（以及中間結構）。因此，所繪㈣可以.代表多種妒 狀’只要是製造技術以及/或可容忍程度内可預期的。因 此，本發明的實施例並不限於特定的區域形狀，而是可以 ^可製造出的各種形狀變化。在圖中所繪示的區域並非 代表-個元件的區域的真正形狀且不用以限定本發明。 風除非有特別的定義，所有的用語（包括技術用語以及科 予用语）對於此領域技術人元來說可理解的都代表相同的 意義。可㈣解的是，-般用於字典的定義，可以解讀為 ，關領域巾的絲且;^會解讀為理想化的或是過於表面的 定義’除非在此有特別的定義。 一立圖1為根據本發明一實施例的製造奈米碳管的系統的 示思圖，圖2為圖1所繪示的系統的透視圖。 山—5月參照圖1及圖2，根據本發明一實施例的製造奈米 碳管的系統_包括系統腔室、製造奈米碳管的設備 2〇〇、收集單元300以及塗佈單元4〇〇。 涂=統腔室〗00具有一個空間’在其令擺設有設備2〇〇、 k佈單元4〇〇以及收集單元3〇〇。系統腔室1〇〇構成系統 1000的外部，以使設備200、塗佈單元400以及收集單元 3〇〇_與外界隔離。在本實施例中，系統腔室1GG可以是六 面體的形狀’以便於容易說明系統腔室100且提供系統腔 室100 —個好的外部外貌。 1374855 26525pif 為了避免系統腔室在製造奈米碳管2G(請見圖7) 的製造過程中氧化，可以在系統腔室]〇〇内引入惰性氣體 ， Ig。惰性氣體Ig可以是包括氮氣。因此系統腔室]〇〇具有 使惰性氣體Ig注入的入口以及使惰性氣體Ig多餘的ς分 排出的出口。另外，系統腔室5〇〇的内部為正壓，以避免 外界空氣進入系統腔室100的内部。 引入風扇130是安裝在系統腔室1〇〇的頂部部分。引 • 入風扇可以引導惰性氣體Ig往系統腔室100的下部 空間流動’以避免當於製造奈米碳管時產生漂浮的顆粒。 设備200疋安裝在系統腔室1〇〇内。設備實質上 是用來合成奈米碳管20。設備200包括反應腔室21〇、曰 曰曰 舟220、晶舟轉換單元230以及基材轉換單元240。 反應腔室210具有一個空間，其用以合成奈米碳管 20。因此，用來合成奈米碳管20的基材1〇會被載入至反 應腔室210中。在此’雖然基材1〇可以是各種型式的基材， 但相同的標號10是用來方便說明基材。 ® 催化層30(見圖7)是作為在基材1〇上成長奈米碳管的 晶種層。催化層30的實例可以包括過渡金屬，例如鐵、鉑、 姑、鎳、镱以及其合金，或是多孔材料，例如是氧化鎂、 氧化鋁、氧化矽等等。 在此實施例中，反應腔室210可以是沿著χ軸或是γ 軸延伸的圓柱狀。在此，用來載入基材1〇的入口 212可以 設置在反應腔室210的一侧。 在此’奈米碳管20可以在高溫約攝氏5〇〇〜11〇〇度形 12 1374855 26525pif 成二因二加熱器214是設置在反應腔室2i〇的外部表面。 例如’加熱器21何以是螺旋狀圍繞在反應腔室21〇 ’比較重要的是，要在製造奈米碳管的過程 中維持反應腔室210内部的溫度。因此，加熱器214與反 應腔至210外部表面的接觸面積是越大越好。 另外，反應腔室210還包括抗高溫材料。例如，反應 腔室210的材質是石英、石墨等等。 〜 反應氣體Rg會引入至反應腔室21〇中。反應氣體Rg 會與基材10上的催化層反應以形成奈米碳管2〇。反應氣 體Rg的實例包括碳氫化合物(CnHm)。 ν' 在此，於製造奈米碳管的過程中，當加熱的基材1〇 暴露於反應腔室210的外部時，奈米碳管20可能會極端地 氧化。因此，用以引入冷卻流體至反應腔室21〇的保護罩 (未繪示）會另外安裝在反應腔室210的外部表面。 晶舟220會載入基材1〇以製造奈米碳管2〇。晶舟轉 換單元230可將晶舟220自反應腔室210的外部經由入口 212轉換到反應腔室210的内部。另外，晶舟轉換單元23〇 也可以晶舟220自反應腔室210的内部轉換到反應腔室 210的外部。 在此，晶舟220以及晶舟轉換單元230將詳細繪示於 圖3至圖5。 圖3是圖1所繪示的系統中的利用晶舟轉換單元將晶 舟轉換至反應腔室的平面示意圖。圖4是圖3所繪示的晶 舟與晶舟轉接單元的透視圖。圖5是圖4所繒示的晶舟與 13 1374855 2652$pif 晶舟轉換單元的側視圖。 請參照圖3至圖5，晶舟200具有多階結構，用以容 納已形成有催化層在其上的基材。 在此貫施例中’晶舟220的結構包括底部部分222、 第一突出部224以及第二突出部226。特別是，底部部分 222是位在X軸與Y軸所定義出的平面上。第一突出部224 自底部部分222沿著Z軸突出’以使得晶舟220能夠載入 基材10。第二突出部226自第一突出部224的内部表面沿 著Y軸突出，以使晶舟220具有可容納基材1〇的多階結 構。 在此，可以將基材10沿著X方向以及γ方向任一方 向堆疊，且第一突出部224的數量至少為3個。 當後續所繪示的基材轉換單元240將具有催化層的基 材10載入晶舟20時’晶舟轉換單元230會將晶舟220轉 換至反應腔室210内。換言之，晶舟轉換單元23〇會轉換 具有基材10的晶舟220，因而基材1〇會同時被轉換。 另外’當轉換晶舟220時’載入晶舟220的基材1〇 .的數3:可以根據使用者的選擇而變化。當使用晶舟220上 的基材10合成奈米碳管20之後，晶舟轉換單元230會將 晶舟220自反應腔室210的内部轉換至反應腔室21〇的外 部。 晶舟轉換單元230包括轉換件232、用以引導轉換件 232轉換的引導件236以及用以驅動轉換件232的第一驅 動件238。轉換件232與晶舟220的一個側面結合在一起。 1374855 26525pif 例如，轉換件232可以與最外—個第一突出部224結合在 一起。 轉，件232包括與晶舟220結合在一起的支撐塊233 以支撐s日舟220，以及與支撐塊233結合在一起且與引導 件236可滑動地連接在一起的滑動塊234。 ^在此’為了能有效合成奈米碳管，需要在反應腔室210 的最内部空間形成一個溫度的範圍以及均勾度 。因此，支 • 撐塊233會被移動至反應腔室210的最内部空間《另外， 為了穩固支撐晶舟220，支撐塊233的一部分會設置於晶 舟220的底部部分222的下方以支撐晶舟22〇的底部部分 222。 滑動塊234是可滑動地與引導件236結合在一起。因 此，滑動塊234可以經由入口 212而移動至反應腔室210 内。在此實施例中，滑動塊234包括經反應腔室21〇的入 口延伸的執道。 在此，在滑動塊234與引導件236之間的聯結力會對 應以支樓塊233支撐晶舟220的一個力量。因此，滑動塊 234與引導件236之間的接觸面積越大越好，以增加聯結 力。另外’晶舟220的底部部分222可以與引導件236結 合’以直接以引導件236支撐晶舟236。為了更穩固地支 撐晶舟220 ’引導件236可以延伸至反應腔室21〇的最内 部空間。 第一驅動件238會產生動力以轉換轉換件232並且傳 送動力至引導件236。例如，第一驅動件238包括與引導 15 26525pif 件236.整合在一起的線性發動 白杠助機另外，第一驅動件238 包括可精確控制的伺服發動機 _ 且引導件230包括經伺服 發^驅動的驅動帶。另外，第-驅動件238可以直接傳 运動力至轉換件232以滑動.引導件236上的轉換件232。 曰另外’設備200包括關閉器25〇，當轉換件232轉換 曰曰舟220轉換至反應腔室21〇内時關閉器25〇可用來使反 應腔室210與外部隔離。 在此貫施例中’關閉器250的結構是安插在支撐塊233 與滑動塊234之間。另外，關閉器250的結構也可以安裝 在支持塊233與滑動塊234的邊緣以擋住反應腔室210的 入口 212。因此，關閉器250可以開啟或關閉反應腔室的 入口 212 ’因而可以縮短製造奈米碳管2〇的時間。 使用晶舟220與晶舟轉換單元230轉換基材10的程序 說明如下。用以容納基材1〇的多階結構的晶舟220是位在 反應腔室210的外部。基材轉換單元240會載入基材1〇 至晶舟220内。 在一定數目的基材10載入至晶舟220内之後’載入有 基材10的晶舟220會被轉換到合成空間以合成奈米碳管 20，其例如是在反應腔室210的内部。 當轉換晶舟220之後，反應腔室210就立即與外界隔 離。之後利用基材10上的催化層便可以在反應腔室210 内合成奈米碳管20。之後，載入有具有奈米碳管20的基 材的晶舟210將會由反應腔室210的内部轉換至反應腔室 210的外部。 1374855 26525pif 因此’藉由载入基材10至具有多階結構的晶舟220 以及藉由轉換晶舟220至反應腔室210内，轉換基材10 的程序便可以有效率的進行。 因此’利用基材10來合成奈米碳管20的程序便可以 有效率的進行。 另外’载入有基材1〇的晶舟220會在執道形狀的引導 件236上滑動，因此當晶舟220轉換到反應腔室21〇内時， 晶舟220不會有偏斜。 基材轉換單元240是設置在反應腔室210的外部。基 材轉換單元240會載入基材10至位於反應腔室21〇外面的 晶舟220内。 在此，基材轉換單元240將詳細繪示於圖6。 圖6是圖1所繪示的系統的基材轉換單元的透視圖。 請參照圖1與圖6，基材轉換單元240包括第一框架 24卜連結器(iinkage)243、起重器244、滑動器245以及第 二驅動件246。 ® 第一框架241的結構是用來支撐基材轉換單元240。· 第一框架241的設置方式是在反應腔室210的入口 212處 與晶舟220的長邊平行。引導軌道242是沿著晶舟220的 長邊方向而設置在晶舟220的兩個上邊緣。 連結器243包括與起重器244可旋轉地連結在一起的 第一手臂、與第/手臂可旋轉地連結在一起的第二手臂以 及與第二手臂玎旋轉地連結在一起的葉片。而用以合成奈 米碳管的其中一個基材是放置在葉片上。連結器243 17 Ϊ374855 26525pif =的第-、第二手臂以及葉片可以各自在χ轴與γ轴所定 義出的平面旋轉。 起重器244與連結器243的第一手臂結合在—起。 重器244實質上沿著與由X轴及γ軸所定義出的平面垂 的Ζ軸而往上及往下地移動連結器M3。在此實 起重器244可以是圓杈形。 ' 滑動器245是與起重器244的底部部分連社 一 起。滑動器245與第-框架241的引導轨道冰; 連接在-起。因此，起重器244可以藉由在引 上滑t滑動器245而沿著引導軌道⑽的長邊方向移動。 第一驅動件246與滑動器245的底部部分έ士 一 起。第二驅動件246是位於第一框架241 β。第 246會產生動力以分別驅動連結器243、起重器 器245。另外，第-驅勒杜 Ά動 導軌道242 師246㈣Χ靖送動力至引 收集單元300收集形成有奈米碳管2 1〇，此基材1G是由基材轉換單元24。轉換過t的If? 兀400會將催化層塗佈於基材1〇上。 、主佈早 8作= 說:集單元_以及塗佈單元-將以圖7與圖 透視Ξ :二1 i::!統單元以及收集單元的 側視圖。巧7崎不的塗佈單元以及收集單元的 請參照圓7與圖8,收集單元_以及塗佈單元400 18 1374855 26525pif 是垂直地堆疊在-起。因此系統麵更包括第二 5〇〇，其用以支樓收集單元3〇〇以及塗佈單元4〇〇。 ' 在此實施例中，根據收集程序以及塗佈裎序的特性， 塗佈單元400是設置在收集單元3〇〇的上方。特別是，當 收集單το 300設置在塗佈單元4〇〇的上方時，被收集單元 3〇〇所收集的基材10上的奈米碳管1〇可能會流到塗佈單 元_中的基材！ 〇上。因此，為了避免奈米碳管2 〇的流 入，塗佈單元400是設置在收集單元3〇()的上方。 另外，系統腔室100的引入風扇13〇會引導惰性氣體 Ig流向系統腔室100的下部空間以防止奈米碳管2〇的流 入。在此，由於在塗佈單元400的頂部部分沒有其他結= 存在，催化劑300可以报容易地經由塗佈單元4〇〇的頂 部分提供至塗佈單S _。另外，根财他料的特性。， 收集單元300也可以設置在收集單元3〇〇的上方。 ^同以上所述，收集單元300與塗佈單元4〇〇是垂直 地堆疊在一起。因此收集單元3〇〇與塗佈單元4〇〇僅會佔 用系統腔室100中很小的面積。因此，系統腔室1〇〇; 空間利用率可以改善。 ^ 收集單元300包括第一分離件31〇、第一容器3如γ 及第二分離件330。 °° 以 第一分離件310接收具有奈米碳管2〇的其中—個基 10，其是水平地自基材轉換單元240轉換過來。第一分離 件310會相對於樞紐部分312而轉動，進而使其中茂 材轉動至垂直方位。因此，被轉動的基材1〇的表面會變$ 19 -6525pif 因此’在被 管20將因為重力而掉落下來，米碳 的基材10分離。 乂初步使奈米铁官自被轉動 第一容器320位於奈米碳管 管20。在此，為了接收所有：:20掉洛之處以收集奈米碳 l 叹所有的奈米碳管20，第一交哭 的尺寸在可容許的範圍内越大越好。 各μ 320 太平tt〇_l33G可二次地使留在已轉動的基材10上的 再次分離的奈米碳管2〇會掉落至二 鱼、例中’第二分離件330包括接觸器331，其 ιΐ以# H材1G接觸’藉由施予物理力至被轉動的基材 如，接Ι 33Γ轉動的基材10上的奈米碳管20分離。例 可以爭勺1 包括刷子、刀片等等。第二分離件33〇 器=轉機=材3r 一及⑽ 械裝：„構332包括與接觸器331結合在一起的第一機 ^ ，其用以沿著Z軸移動接觸器331，以及與第 沿著if置334結合在一起的第二機械裝置335，其用以 ^基材t Y ^任—方向移動第一機械裝置334至被轉動 序說，用收集單元期收集基材1G上的奈米碳管20的程 右太、月如下。第—分離件310自基材轉換單元240接收具 令不米碳管20的基材1〇β ，、 之後，第一分離件31〇相對於樞紐部分312轉動，以 20 26525pif 使其令-個基材】G被轉動至垂 基材】〇上的奈米碳管20會择落至第一=在破轉動的 第一機械笋罢M/Ι 合°。320。然後， 别以使^ ^及第二機械裝置335會移動接㈣ 接著，轉動的基# 1〇的上端接觸。 =轉動的基材!。上的奈米碳= 20將會收集在第一容器32〇中。之後:接口 =皮轉動的基材1〇移開。第-容器伽會移^ 1000的外面。而笫—交 w王糸統 個器皿(杨示^32G内的奈米碳管可以貯藏在- 因L _第-分離件以及第二分離件3 集早兀30=可以自動地收集基材1〇上的奈米碳管。文 塗佈單元400包括送料斗41〇、選擇 430以及第二容器44〇β 振動件 送料斗410安裝在第二框架的底部部分。送 410接山收由外面供應的催化劑3〇。另夕卜，送料斗41〇合細 其底端的一個開口而釋放催化劑3〇。 曰二 選擇=420是設置在進料4 41〇的下方。選擇件侧 具有㈣Hi形狀且其可以容納催化劑3Q。另外 420可以频傾斜以使自進料斗彻釋放出的催化 著X軸或Y軸流動。 ° 選擇件420會根據催化劑3〇的顆粒尺寸選擇自進料 410釋放出的催化劑30顆粒。因此，選擇件42〇可以包括 篩網422以根據顆粒尺寸將催化劑3〇作分類。而後續將以 21 26525pir 收集單元300收集奈米碳管20的基 :下方定的速度移動。因此=;=2選擇件420 材^催上化劑30顆粒便可塗佈至在選擇件42〇底下 ，動件430與選擇件·白勺底部部分結合在—择 手會施予振動力至選擇件。也就是，振·

化劑3。在選擇件·中均勾地分配。因此，振動 似而^^許特^的催化劑3G經由選擇件·的篩網 的催娜。可以有吏 =二容H 440是設置在選擇件42〇下方的基材】〇底 :°Λ一f 440可以接收未塗伟在基材10上的催化劑 。在第一谷益440内的催化齊 13〇可以再次地供應至進料 斗410,因而降低製造奈米碳管的成本。 如_更包括儲藏單_，其安_統

儲藏單元600可暫時地儲藏已形成有奈米碳管2〇的基 材10、已塗佈有催化劑3()的基材10以及塗佈催化劑3〇 之前的基材10。也就是說，由於基材10在收集單元3〇〇 以及塗佈單元400的處理時間不同於基材1〇在反應腔室 210的處理時間’儲藏單元6〇0可以暫時地儲藏在收集單 元300與塗佈單元400的所進行的處理程序與在反應腔室 210所進行的處理程序之間的基材1〇。儲藏單元60〇内的 基材10可以利用基材轉換單元240或是其他轉換單原來轉 22 26525pif 換。 在此，儲藏單元6〇〇將以圖9 圖9是圖1所綠示的系藏_=如:圖 10是圖9所繪示·的錯藏單元的切的;視:透視圖圖 請參照圖9與圖1〇，儲藏 見圖。 三容器520以及偵測件63〇。 ％ 6〇0包括卡S 610、第 的㈣，如岭㈣有衫碳管20 的基材10及具有催化劑3〇的基材。 例如，在卡E 61 〇的上部區 以形成六個儲藏空間，相以儲弟—突出部612’ 八 儲臧具有奈米碳管20的基材 10。另外，在卡Ε610的下部區 以形成六個儲藏空間，翔以㈣弟-犬出邛614 m ^ L 、用儲臧塗佈催化劑30之前或之 後的基材10。在此，_奈米 出部612之間的間隙可以寬 二于度在第犬 第三容器㈣是設置=::出_之間的間隙。 可收隼自Μ Μ八:卡 的下方。第三容器_ Τ收集自基材Η)分離的奈 管20的基材載入/未载 ^田具有不未破 與卡Ε 610之間的雜而S奈米碳管2〇 就不會浪費掉 造成的分離°因此，奈米碳管20 3 = t提供在卡匿61 〇上。債測件_是用來 在力m ^間乂及第一健藏空間是否有基材10 便可二二材轉換單元240的移動位置以及轉換程序 23 1374855 26525pif f此’基材轉換單元24G會在晶舟轉換單元23〇以及 儲藏早兀_之間操作。因此，基材轉鮮元240可以位 央位置。因而，上述構件可以設置在 基材轉換早兀240的周邊區域。 另外系統10〇〇可以另外包括控制單元·

=單元23。以及基材轉換單元J 碳管2G的程序可以被控制單元卿 “控制，因此製造奈㈣管2G的程序可以更有效率的進 行0 根據本發明，利用系統内的一個晶舟可以同時轉換多 個基材’目此製造奈来碳管的程序的效率可以有效的改善。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限Ϊ本發明，任何熟習此技藝者，料麟本發明之精神 ^乾圍内，當可作些許之更動與㈣，因此本發明之保護 I巳圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1是根據本發明一實施例的製造奈米碳管的矽 意圖。 晶舟轉換單元將晶 圖2是圖1所繪示的系統的透視圖 圖3是圖1所螬示的系統中的利用 舟轉換至反應腔室的平面示意圖。 圖4是圖3所繪示的晶舟與晶舟轉換單元的透視圖。 圖5是圖4所繪示的晶舟與晶舟轉換單元的側視圖。 圖6是圖1所繪示的系統的基材轉換單元的透視圖。 24 1374855 26525pif 圖7是圖1所繪示的系統的塗佈單元以及收集單元的 透視圖。 圖8是圖7所繪示的塗佈單元以及收集單元的側視圖。 圖9是圖1所繪示的系統的儲藏單元的透視圖。 圖10是圖9所繪示的儲藏單元的卡匣的前視圖。 【主要元件符號說明】 10 :基材 20 :奈米碳管 30 :催化層 100 :系統腔室 130 :引入風扇 200 :製造奈米碳管的設備 210 :反應腔室 212 :入口 214 :加熱器 220 :晶舟 222 :底部部分 224 :第一突出部 226 :第二突出部 230 :晶舟轉換單元 232 :轉換件 233 :支撐塊 234 :滑動塊 236 :引導件 25 1374855 26525pif 238 240 241 242 243 244 245 246 250 300 310 312 320 330 331 332 • 334 335 400 410 420 430 440 500 第一驅動件 基材轉換單元 第一框架 引導執道 連結器 起重器 滑動器 第二驅動件 關閉器 收集單元 第一分離件 樞紐部分 第一容器 第二分離件 接觸器 機械機構 第一機械裝置 第二機械裝置 塗佈單元 送料斗 選擇件 振動件 第二容器 第二框架 26 1374855 26525pif 520 :第三容器 600 :儲藏單元 610 :卡匣 612 :第一突出部 614.:第二突出部 630 :偵測件 700 :控制單元 1000 :系統 Ig :惰性氣體 Rg :反應氣體

Claims (1)

1. !374855 26525.pifl 爲第97106503號中文專利範圍無劃線修正本 修正日期:2〇12年1月19日 十、申請專利範圍： 年月^曰修正t I一種製造奈米碳管的系統，包括： 反應腔室’其具有用於合成奈米碳管的内部空間，且 反應氣體會弓丨入所述反應腔室中； 夕階結構的晶舟’其用以容納多個基材，且所述基材 上塗佈有會與所述反應氣體反應的催化劑； 基材轉換單元，位於所述反應腔室的外部，其用以將 所述基材載入位於所述反應腔室外部的晶舟中，所述基材 轉換單元包括： 連結器，用以支撐所述晶舟内的所述基材，且所 述連結器在水平面旋轉； 起重器，其與所述連結器結合在一起，以上下移 動所述連結器； 滑動器’其與所述起重器結合在一起以水平地移 動所述起重器；以及 驅動件，其用以分別驅動所述連結器、所述起 器以及所述滑動器； 晶舟轉換單元，其用以轉換在所述反應腔室外部 内部之間的晶舟，所述晶舟轉換單元包括： 轉換件，其與所述晶舟結合在—起. 引導件，其用以引導所述轉換件的移動. 驅動件，其用以驅動所述轉換件，以使所述曰 在所述反應腔室的内部以及外部之間轉換；r ’La曰丹 關閉器，當所述晶舟轉換至所述反應腔^内部 28 1374855 26525.pifl 修正曰期:2012年1月19日 爲第97丨〇65〇3號中文專利範圍無劃線修正本 時，用來使所述反應腔室與外部隔離； 塗佈單元，用以塗佈所述催化劑至所述基材上；以及 收集單元，用以將所述奈米碳管自所述基材分離，且 用以收集分離的奈米碳管。 2.如申請專利範圍第1項所述之製造奈米碳管的系 統，其中所述塗佈單元以及所述收集單元是垂直地堆疊在 ^ ° 3·如申請專利範圍第1項所述之製造奈米碳管的系 統，其中所述塗佈單元包括： 送料斗，用以儲藏以及釋放所述催化劑； 、選擇件，其根據所述催化劑的尺寸而選擇自所述送料 斗釋放的催化劑，並且釋放所選擇的催化劑至位在所述選 擇件下方移動的所述基材；以及 振動件，其與所述選擇件結合在一起，藉由振動所述 k擇件以均句地分配自所述送料斗釋放的催化劑。 4. 如申請專利範圍第丨項所述之製造奈米碳管的系 統’其中所述收集單元包括： 第-分離件，其用以轉動已具有奈米碳管的所述基材 至垂直方位’以初步使奈米破f自所述基材分離； 第二分離件，其用以二次地使留在被轉動的基材上的 奈米碳管分離；以及 谷器，其用以收集自所述基材分離下來的奈米碳管。 5. 如中料利範圍第4項所述之製造奈米碳管 ，，先’其中所述第二分離件包括接觸ϋ，其與所述基材接觸， 29 ^74855 26525.pifl 舄第97丨〇65〇3號中文專利範圍無劃線修正本 修正曰期:2〇丨2年丨月丨9日 藉由施予物理力至所述基材以使留在所述基材上的奈米碳 6. 如申請專利範圍第1項所述之製造奈米碳管的系 , 統，更包括系統腔室，其用以容納所述反應腔室、所述基 ' 材轉換單元、所述晶舟轉換單元、所述塗佈單元以及所述 • 收集單元，以使所述反應腔室、所述基材轉換單元、所述 晶舟轉換單元、所述塗佈單元以及所述收集單元與所述系 • 統腔室的外部隔離。 μ 7. 如申睛專利範圍第6項所述之製造奈米碳管的系 統，更包括引入風扇，安裝在所述系統腔室的頂部部分， 以引入惰性至所㈣碰室，並使其彳靖㈣統腔室 的下部空間流動。 8. 如申明專利範圍第6項所述之製造奈米碳管的系 統，更包括儲藏單元，其安裝在所述系統腔室内，以暫時 地儲藏所述基材。 9. 如申請專利，圍第8項所述之製造奈米碳管的系 統，其中所述儲藏單元包括容器，以收集部分自所述基材 分離的奈米碳管。 30