TWI416587B - 透射電鏡微柵的製備方法 - Google Patents

Description

透射電鏡微柵的製備方法

本發明涉及一種透射電鏡微柵的製備方法，尤其涉及一種基於奈米碳管的透射電鏡微柵的製備方法。

在透射電子顯微鏡中，多孔碳支持膜(微柵)係用於承載粉末樣品，進行透射電子顯微鏡高分辨像(HRTEM)觀察的重要工具。隨著奈米材料研究的不斷發展，微柵在奈米材料的電子顯微學表徵領域的應用日益廣泛。

先前技術中，該應用於透射電子顯微鏡的微柵通常係在銅網或鎳網等金屬網格上覆蓋一層多孔有機膜，再蒸鍍一層非晶碳膜製成的。然，當採用前述微柵對被測樣品的透射電鏡高分辨像進行成份分析時，被測樣品設置於非晶碳膜表面，位於被測樣品下方的金屬網格因其經常含有較多雜質，如金屬氧化物等，對被測樣品成份分析的干擾較大。

自九十年代初以來，以奈米碳管(請參見Helical microtubules of graphitic carbon,Nature,Sumio Iijima,vol 354,p56(1991))為代表的奈米材料以其獨特的結構及性質引起了人們極大的關注。將奈米碳管應用於微柵的製作，有利於降低金屬網格對被測樣品成份分析的干擾。

有鑒於此，提供一種基於奈米碳管的透射電鏡微柵的製備方法實為必要，所製備的透射電鏡微柵對被測樣品成份分析的干擾較小。

一種透射電鏡微柵的製備方法，包括以下步驟：提供一支撐環；提供一片狀奈米碳管結構預製體，鋪設所述片狀奈米碳管結構預製體於所述支撐環；按預定尺寸切割所述片狀奈米碳管結構預製體，形成一片狀奈米碳管結構；以及固定所述片狀奈米碳管結構於所述支撐環。

相較於先前技術，本發明所提供的透射電鏡微柵通過提供一支撐環及一片狀奈米碳管結構預製體，將該片狀奈米碳管結構預製體鋪設於所述支撐環，及將切割後的片狀奈米碳管結構預製體固定於支撐環來製備，無需蒸鍍過程，故，製備方法較為簡單。所製備的透射電鏡微柵包括一支撐環及一片狀奈米碳管結構，片狀奈米碳管結構週邊通過所述支撐環固定，無需金屬網格，且片狀奈米碳管結構為純奈米碳管結構，可有效消除傳統微柵中的位於被測樣品下方的金屬網格對被測樣品成份分析時的干擾，從而有利於提高採用透射電鏡進行成份分析時的精確度。

10‧‧‧透射電鏡微柵

102‧‧‧支撐環

102a‧‧‧支撐環本體

102b‧‧‧延伸部

104‧‧‧片狀奈米碳管結構

106‧‧‧微孔

圖1為本發明實施例透射電鏡微柵的立體結構示意圖。

圖2為本發明實施例透射電鏡微柵中的支撐環的立體結構示意圖。

圖3為本發明實施例透射電鏡微柵中的支撐環的剖視結構示意圖。

圖4為本發明實施例透射電鏡微柵中的非扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

圖5為本發明實施例透射電鏡微柵中的扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

圖6為本發明實施例透射電鏡微柵中的奈米碳管絮化膜的掃描電鏡照片。

圖7為本發明實施例透射電鏡微柵中的奈米碳管碾壓膜的掃描電鏡照片。

圖8為本發明實施例透射電鏡微柵中的奈米碳管拉膜的掃描電鏡照片。

圖9為本發明實施例透射電鏡微柵的製備方法的流程示意圖。

下面將結合附圖對本發明透射電鏡微柵及其製備方法作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，本發明實施例提供一種透射電鏡微柵10。該透射電鏡微柵10包括一支撐環102及一片狀奈米碳管結構104。所述片狀奈米碳管結構104可為圓片狀，直徑約為3毫米。所述片狀奈米碳管結構104的週邊通過所述支撐環102固定。

所述支撐環102用於固定所述片狀奈米碳管結構104。所述支撐環102為圓形的環狀結構。所述支撐環102的直徑與所述片狀奈米碳管結構104的直徑基本相同，約為3毫米。所述支撐環102圍成一通孔(圖未標)，位於該通孔處的片狀奈米碳管結構104懸空設置。所述支撐環102的材料可為金屬或陶瓷等。所述金屬包括銅、鉬或鎳等。所述支撐環102的截面(垂直於所述支撐環102所在的平面的截面)可為方形、圓形、半圓形或梯形等形狀。優選地，所述支撐環102具有一平整表面，該平整表面用於與片狀奈米碳管結構104貼合，此時，所述片狀奈米碳管結構104與支撐環102的平整表面為面接觸，從而可更好地固定片狀奈米碳管結構104於所述支撐環102。所述片狀奈米碳管結構104可通過黏結劑、凡德瓦爾力、機械方式或上述方式的任意結合固定於所述支撐環102。當採用黏結劑方式固定時，所述支撐環102的表面可預先塗覆一層黏結劑，然後鋪設片狀奈米碳管結構104於支撐環102設置有黏結劑的表面，實現固定。當採用凡德瓦爾力方式固定時，所述片狀奈米碳管結構104可通過自身的黏性或通過有機溶劑處理直接鋪設於所述支撐環102的表面。當採用有機溶劑處理方式固定時，所述有機溶劑優選為揮發性有機溶劑，此時，可將揮發性有機溶劑滴落在鋪設有片狀奈米 碳管結構104的支撐環102表面，在揮發性有機溶劑的作用下，片狀奈米碳管結構104通過凡德瓦爾力更緊密地貼合固定在所述支撐環102的表面，實現固定。可以理解，所述片狀奈米碳管結構104與所述支撐環102之間的固定並不限於上述方式。

本實施例中，所述片狀奈米碳管結構104通過機械方式固定於所述支撐環102。所述支撐環102為直徑3毫米的銅環。所述支撐環102可包括一圓環狀支撐環本體102a和四個延伸部102b。所述片狀奈米碳管結構104固定於所述圓環狀支撐環本體102a和四個延伸部102b之間。所述圓環狀支撐環本體102a和四個延伸部102b可為一體結構。所述延伸部102b的材料與所述圓環狀支撐環本體102a的材料可相同或不同。優選地，所述延伸部102b的材料為具有較好的彎折性能的材料，以可實現所述延伸部102b朝支撐環102圓心(支撐環102所在圓環的圓心)的方向的彎折，進而固定片狀奈米碳管結構104於所述支撐環本體102a與延伸部102b之間。本實施例中的延伸部102b的材料與支撐環本體102a的材料相同，均為銅。可以理解，所述延伸部102b的數量並不限於四個，以可實現片狀奈米碳管結構104較好地固定於所述支撐環本體102a的表面為準，根據所述延伸部102b的面積，所述延伸部102b的數量可為一個或複數個。

請一併參見圖2及圖3，所述延伸部102b從支撐環本體102a向外延伸，其延伸方向為沿延伸處與支撐環本體102a所在圓環的圓心的連線方向即半徑方向。所述支撐環本體102a可具有一平整表面102c，所述延伸部102b從支撐環本體102a的平整表面102c沿半徑方向向外延伸。優選地，所述延伸部102b與所述支撐環本體102a位於同一平面內(參見圖2)，或所述延伸部102b所在的平面低於所述支撐環本體102a所在的平面(圖未示)。所述延伸部102b的厚度可小於或等於所述支撐環本體102a的厚度。優選地，所述 延伸部102b的厚度小於所述支撐環本體102a的厚度。採用延伸部102b固定片狀奈米碳管結構104時，可先將一片狀奈米碳管結構預製體直接鋪設於所述支撐環本體102a的平整表面102c，然後按支撐環的形狀即支撐環本體102a外週沿切割所述片狀奈米碳管結構預製體，形成片狀奈米碳管結構104，最後朝支撐環102圓心的方向彎折所述延伸部102b，使其覆蓋位於支撐環本體102a平整表面102c的片狀奈米碳管結構104，從而實現片狀奈米碳管結構104固定於所述支撐環本體102a與延伸部102b之間。

所述片狀奈米碳管結構104用於支撐被測樣品用於透射電鏡觀測。所述片狀奈米碳管結構104為一多孔結構，其具有複數微孔106。所述微孔106可為通孔，即其可從片狀奈米碳管結構104的一個表面延伸至與該表面相對的另一表面。所述微孔106的形狀不限，可為圓形、方形、橢圓形等。所述微孔106的尺寸不限，可根據實際應用需求調整。所述微孔106的排列方式不限。所述微孔106之間的距離可相等或不等。優選地，所述微孔106均勻分佈在所述片狀奈米碳管結構104表面或所述複數微孔106以陣列形式分佈在所述片狀奈米碳管結構104表面，且相鄰的微孔106之間的距離相等。相鄰的微孔106之間的距離可大於1微米。所述微孔106的尺寸約為1微米~200微米。所述片狀奈米碳管結構104為自支撐結構，且具有一定的支撐性能。所述自支撐為片狀奈米碳管結構104不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能一體上懸空而保持自身片狀結構。所述片狀奈米碳管結構104為純奈米碳管結構。所述片狀奈米碳管結構104可由至少一奈米碳管線狀結構編織而成或由至少一奈米碳管膜組成。

當所述片狀奈米碳管結構104包括複數奈米碳管線狀結構時，所述複數奈米碳管線狀結構可平行、並排、交叉或纏繞設置。具體地，所述複數奈米碳管線狀結構可採用先前技術中的編織方法，如平紋編織或斜紋編織法來製 備所述片狀奈米碳管結構104。所述奈米碳管線狀結構可由至少一奈米碳管線組成。所述奈米碳管線狀結構為複數奈米碳管線平行設置組成的一束狀結構或複數奈米碳管線相互扭轉組成的一絞線結構。所述奈米碳管線由複數奈米碳管組成，所述奈米碳管線中多數奈米碳管係通過凡德瓦爾力首尾相連。所述奈米碳管線可為一扭轉的奈米碳管線或一非扭轉的奈米碳管線。

所述非扭轉的奈米碳管線包括複數沿該非扭轉的奈米碳管線長度方向擇優取向排列的奈米碳管，其掃描電鏡照片請參見圖4。非扭轉的奈米碳管線可通過將奈米碳管拉膜通過有機溶劑處理得到。具體地，該奈米碳管拉膜包括複數奈米碳管片段，該複數奈米碳管片段通過凡德瓦爾力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數基本相互平行並通過凡德瓦爾力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米-1毫米。具體地，可將有機溶劑浸潤所述奈米碳管拉膜的整個表面，在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，奈米碳管拉膜中的相互平行的複數奈米碳管通過凡德瓦爾力緊密結合，從而使奈米碳管拉膜收縮為一非扭轉的奈米碳管線。該有機溶劑為揮發性有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實施例中採用乙醇。通過有機溶劑處理的非扭轉奈米碳管線與未經有機溶劑處理的奈米碳管膜相比，比表面積減小，黏性降低。所述奈米碳管線及其製備方法請參見范守善等人於2002年11月5日申請的，於2008年11月21日公告的第1303239號台灣公告專利，及於2005年12月16日申請，於2009年7月21日公告的第1312337號台灣公告專利。

所述扭轉的奈米碳管線為採用一機械力將所述奈米碳管拉膜兩端沿相反方向扭轉獲得。該扭轉的奈米碳管線包括複數繞該扭轉的奈米碳管線軸向螺 旋排列的奈米碳管，其掃描電鏡照片請參見圖5。進一步地，可採用一揮發性有機溶劑處理該扭轉的奈米碳管線。在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，處理後的扭轉的奈米碳管線中相鄰的奈米碳管通過凡德瓦爾力緊密結合，使扭轉的奈米碳管線的比表面積減小，密度及強度增大。

所述奈米碳管膜可為奈米碳管絮化膜、奈米碳管碾壓膜或奈米碳管拉膜。

所述奈米碳管絮化膜包括複數相互纏繞且均勻分佈的奈米碳管。所述奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引、纏繞，形成網路狀結構，以形成一自支撐的奈米碳管絮化膜，其掃描電鏡照片可參閱圖6。所述奈米碳管絮化膜各向同性。所述奈米碳管絮化膜可通過對一奈米碳管陣列絮化處理而獲得，具體可參見范守善等人於2007年5月11日申請，並於2008年11月16日公開的第200844041號台灣公開專利申請。為節省篇幅，僅引用於此，但所述申請中的所有技術揭露亦應視為本發明申請技術揭露的一部分。所述奈米碳管絮化膜並不限於上述製備方法。所述奈米碳管絮化膜的厚度為1微米至2毫米。所述片狀奈米碳管結構104可僅包括一層奈米碳管絮化膜，通過調節其厚度來確保其具有較好的支撐性能。

所述奈米碳管碾壓膜包括複數奈米碳管無序排列、沿一個方向擇優取向排列或沿複數方向擇優取向排列，相鄰的奈米碳管通過凡德瓦爾力結合。該奈米碳管碾壓膜可通過採用一平面壓頭沿垂直於上述奈米碳管陣列生長的基底的方向擠壓上述奈米碳管陣列而獲得，此時所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管無序排列，該奈米碳管碾壓膜各向同性；所述奈米碳管碾壓膜亦可採用一滾軸狀壓頭沿某一固定方向碾壓上述奈米碳管陣列而獲得，此時所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管在所述固定方向擇優取向排列；所述奈米碳管碾壓膜還可採用滾軸狀壓頭沿不同方向碾壓上述奈米碳管陣列而獲 得，此時所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管沿不同方向擇優取向排列此時，所述奈米碳管碾壓膜可包括複數部分，每個部分中的奈米碳管沿一個方向擇優取向排列，且相鄰兩個部分中的奈米碳管的排列方向可不同。所述奈米碳管碾壓膜的掃描電鏡照片請參閱圖7。所述奈米碳管碾壓膜的結構及製備方法請參見范守善等人於2007年5月11日申請，並於2008年11月16日公開的第200844041號台灣公開專利申請。為節省篇幅，僅引用於此，但所述申請中的所有技術揭露亦應視為本發明申請技術揭露的一部分。所述的奈米碳管碾壓膜的厚度為1微米至1毫米。所述片狀奈米碳管結構104可僅包括一層奈米碳管碾壓膜，通過調節其厚度來實現其具有較好的支撐性能。

請參見圖8，所述奈米碳管拉膜係由複數奈米碳管組成的自支撐結構。所述複數奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。所述擇優取向係指在奈米碳管拉膜中大多數奈米碳管的一體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的一體延伸方向基本平行於奈米碳管拉膜的表面。進一步地，所述奈米碳管拉膜中多數奈米碳管係通過凡德瓦爾力首尾相連。具體地，所述奈米碳管拉膜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德瓦爾力首尾相連。當然，所述奈米碳管拉膜中存在少數隨機排列的奈米碳管，該等奈米碳管不會對奈米碳管拉膜中大多數奈米碳管的一體取向排列構成明顯影響。所述自支撐為奈米碳管拉膜不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能一體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管拉膜置於(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拉膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管拉膜中存在連續的通過凡德瓦爾力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。

具體地，所述奈米碳管拉膜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，可適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可適當的偏離延伸方向。故，不能排除奈米碳管拉膜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。具體地，每一奈米碳管拉膜包括複數連續且擇優取向排列的奈米碳管片段。該複數奈米碳管片段通過凡德瓦爾力首尾相連。每一奈米碳管片段包括複數基本相互平行的奈米碳管，該複數基本相互平行的奈米碳管通過凡德瓦爾力緊密結合。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該奈米碳管拉膜中的奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。所述奈米碳管拉膜為從一奈米碳管陣列中拉取獲得。根據奈米碳管陣列中奈米碳管的高度與密度的不同，所述奈米碳管拉膜的厚度為0.5奈米~100微米。所述奈米碳管拉膜的寬度與拉取該奈米碳管拉膜的奈米碳管陣列的尺寸有關，長度不限。

當片狀奈米碳管結構104包括複數奈米碳管膜且每個奈米碳管膜中的奈米碳管沿同一方向擇優取向排列時，相鄰兩層奈米碳管膜中的奈米碳管的排列方向可相同或不同。具體地，相鄰的奈米碳管膜中的奈米碳管之間具有一交叉角度α，且該α大於等於0度且小於等於90度。當片狀奈米碳管結構中的複數奈米碳管膜中的奈米碳管之間具有一交叉角度α且α不等於0度時，即複數奈米碳管膜交叉設置時，所述奈米碳管相互交織形成一網狀結構，使所述片狀奈米碳管結構的機械性能增強。優選地，所述複數奈米碳管膜交叉設置。

可以理解，複數奈米碳管膜交叉設置並不要求任意兩層相鄰的奈米碳管膜均交叉設置，即允許存在相鄰兩層奈米碳管膜中的多數奈米碳管的排列方向相同的情形，但優選片狀奈米碳管結構中存在至少兩層奈米碳管膜中的多數奈米碳管的排列方向之間的交叉角度大於0度且小於等於90度。

本實施例中，所述透射電鏡微柵10由所述支撐環102及片狀奈米碳管結構104組成。該支撐環102為銅環。所述片狀奈米碳管結構104由複數奈米碳管線狀結構採用平紋編織法製備。所述片狀奈米碳管結構104的直徑為3毫米。所述片狀奈米碳管結構104的週邊通過所述支撐環102中的支撐環本體102a及延伸部102b固定。

本發明實施例提供的透射電鏡微柵10由所述支撐環102及片狀奈米碳管結構104組成，所述片狀奈米碳管結構104僅週邊通過所述支撐環102支撐，無需金屬網格，且片狀奈米碳管結構104為純奈米碳管結構，較為純淨，可有效消除傳統微柵中位於被測樣品下方的金屬網格對被測樣品成份分析時的干擾，從而有利於提高採用透射電鏡微柵10進行成份分析時的精確度。另，由於本實施例中的透射電鏡微柵10中的片狀奈米碳管結構104被所述支撐環102中的支撐環本體102a及延伸部102b固定，故，在使用一鑷子等移動該透射電鏡微柵10時，鑷子可直接挾持所述延伸部102b，避免鑷子與所述片狀奈米碳管結構104直接接觸，從而可避免由於片狀奈米碳管結構104的質量較輕而引起該片狀奈米碳管結構104的飄移，同時亦減少了鑷子對片狀奈米碳管結構104的污染，進而有利於提高採用透射電鏡對樣品進行成份分析時的精確度及解析度。

本實施例透射電鏡微柵10在應用時，待觀察的材料樣品承放在所述片狀奈米碳管結構104表面。當所述材料樣品的尺寸大於所述片狀奈米碳管結構104的微孔106時，所述微孔106可支援該材料樣品。可通過微孔106觀測該材料樣品。而當所述材料樣品的尺寸小於所述微孔106時，所述材料樣品可通過片狀奈米碳管結構104中的奈米碳管的吸附作用被穩定地吸附在奈米碳管管壁表面，此時，亦可通過所述微孔106觀測該材料樣品。

請參閱圖9，本發明還提供一種上述透射電鏡微柵10的製備方法，該方法可 包括以下步驟：

步驟一：提供一支撐環102。

所述支撐環102為圓環狀，其直徑約為3毫米。所述支撐環102的截面可為方形、圓形、半圓形或梯形等形狀。所述支撐環102的材料可為金屬或陶瓷等。所述金屬包括銅、鉬或鎳等。

本實施例中，所述支撐環102為銅環，請參見圖2，所述支撐環102包括一支撐環本體102a和四個延伸部102b。所述支撐環本體102a和四個延伸部102b可為一體結構。所述支撐環本體102a可具有一平整表面102c。所述延伸部102b從支撐環本體102a的平整表面102c向外延伸，其延伸方向為沿延伸處與支撐環本體102a所在圓環的圓心的連線方向即半徑方向。優選地，所述延伸部102b與支撐環本體102a位於同一平面內。所述延伸部102b的材料優選為具有較好的彎折性能的材料，以可實現所述延伸部102b朝支撐環本體102a圓心(支撐環本體102a所在圓環的圓心)的方向的彎折，進而固定片狀奈米碳管結構104於所述支撐環本體102a與延伸部102b之間。本實施例中的延伸部102b的材料與支撐環本體102a的材料相同，均為銅。

步驟二：提供一片狀奈米碳管結構預製體，鋪設所述片狀奈米碳管結構預製體於所述支撐環102。

所述片狀奈米碳管結構預製體可由至少一奈米碳管線狀結構編織而成或由至少一奈米碳管膜組成。

所述奈米碳管膜可為至少一奈米碳管拉膜、一奈米碳管碾壓膜或一奈米碳管絮化膜。當所述片狀奈米碳管結構預製體由複數奈米碳管拉膜組成時，所述片狀奈米碳管結構預製體可通過對複數奈米碳管拉膜層疊且交叉設置而形成。該奈米碳管拉膜為從一奈米碳管陣列中直接乾法拉取獲得。所述 奈米碳管拉膜的製備方法可包括以下步驟：提供一奈米碳管陣列以及從上述奈米碳管陣列中抽取獲得至少一具有一定寬度和長度的奈米碳管膜。

所述層疊且交叉設置複數奈米碳管拉膜的步驟可具體包括以下步驟：首先，提供一基體。該基底具有一平整表面，其材料不限。本實施例中，該基底可為一陶瓷片。其次，將上述奈米碳管拉膜依次層疊且交叉鋪設在所述基體表面。由於奈米碳管較為純淨且具有較大的比表面積，故從奈米碳管陣列直接拉取獲得的奈米碳管拉膜具有較好的黏性。所述奈米碳管拉膜可直接鋪設在基體表面或另一奈米碳管拉膜表面。所謂層疊且交叉設置即在層疊設置的奈米碳管拉膜中，複數奈米碳管拉膜中的奈米碳管之間具有一交叉角度α且α不等於0度。相鄰兩層奈米碳管拉膜之間通過凡德瓦爾力緊密結合。

所述奈米碳管線狀結構可由至少一奈米碳管線組成。當所述奈米碳管線狀結構由複數奈米碳管線組成時，所述奈米碳管線狀結構為複數奈米碳管線平行設置組成的一束狀結構或複數奈米碳管線相互扭轉組成的一絞線結構。所述奈米碳管線由複數奈米碳管組成，所述奈米碳管線中多數奈米碳管係通過凡德瓦爾力首尾相連。所述奈米碳管線可為一扭轉的奈米碳管線或一非扭轉的奈米碳管線。所述片狀奈米碳管結構預製體可由複數奈米碳管線狀結構採用平紋編織法編織而形。

本實施例中，所述片狀奈米碳管結構預製體由複數奈米碳管線狀結構採用平紋編織法編織而成。所述奈米碳管線狀結構包括複數奈米碳管線平行設置組成的一束狀結構。所述奈米碳管線及其製備方法請參見范守善等人於2002年11月5日申請的，於2008年11月21日公告的第1303239號台灣公告專利，及於2005年12月16日申請，於2009年7月21日公告的第1312337號台灣公告專利。

所述片狀奈米碳管結構預製體可直接鋪設在所述支撐環102表面。當所述支撐環102具有一平整表面時，所述片狀奈米碳管結構預製體可直接鋪設在所述支撐環102的平整表面。本實施例中，所述片狀奈米碳管結構預製體可直接鋪設於所述支撐環本體102a的平整表面102c。

步驟三：按預定尺寸切割所述片狀奈米碳管結構預製體，形成所述片狀奈米碳管結構104。

所述按預定尺寸切割所述片狀奈米碳管結構預製體的步驟具體包括以下步驟：提供一聚焦雷射光束；將該聚焦雷射光束照射至所述片狀奈米碳管結構預製體表面；以及按照支撐環的形狀即支撐環本體102a外週沿進行切割，切割後的片狀奈米碳管結構104的週邊通過所述支撐環102支撐，片狀奈米碳管結構的中心部分懸空設置。具體地，所述片狀奈米碳管結構104的週邊固定於所述支撐環本體102a與至少一延伸部102b之間。本實施例中，雷射光束可通過傳統的氬離子雷射器或二氧化碳雷射器產生，其功率為5~30瓦(W)，優選為18W。具體地，該雷射光束可通過一透鏡聚焦後從正面直接照射在上述片狀奈米碳管結構預製體表面，可以理解，該雷射光束可採用垂直照射或傾斜照射聚焦於所述片狀奈米碳管結構預製體表面。所述片狀奈米碳管結構預製體可吸收雷射光束的能量從而與空氣中的氧發生反應並分解，從而使具有預定尺寸的片狀奈米碳管結構預製體與其他部分斷開。 本實施例中，切割後所形成的片狀奈米碳管結構104為圓片狀，其週邊固定於所述支撐環本體102a與至少一延伸部102b之間，所形成的片狀奈米碳管結構104的直徑約為3毫米。

上述切割步驟可採用固定所述片狀奈米碳管結構預製體，移動雷射光束；或固定雷射光束，移動所述片狀奈米碳管結構預製體的方式來實現。本實施例並不限於上述雷射處理方法，先前技術中的其他方法，如物理或化學 蝕刻法，同樣可用於切割所述片狀奈米碳管結構預製體。

步驟四：固定所述片狀奈米碳管結構104於所述支撐環102。

所述片狀奈米碳管結構104可通過黏結劑、凡德瓦爾力，採用機械方式，或上述任意兩種或多種方式的結合固定於所述支撐環102。

當採用黏結劑方式固定時，進一步包括在鋪設所述片狀奈米碳管結構預製體於所述支撐環表面之前，塗覆一層黏結劑於所述支撐環的表面，以及在切割所述片狀奈米碳管結構預製體，形成一片狀奈米碳管結構104之後，固化所述黏結劑，進而固定所述片狀奈米碳管結構104於所述支撐環102。

當採用凡德瓦爾力方式固定時，所述片狀奈米碳管結構104可通過自身的黏性或通過有機溶劑處理直接鋪設於所述支撐環102的表面。當採用有機溶劑處理方式固定時，所述有機溶劑優選為揮發性有機溶劑，此時，可將揮發性有機溶劑滴落在鋪設有片狀奈米碳管結構104的支撐環102表面，在揮發性有機溶劑的作用下，片狀奈米碳管結構104通過凡德瓦爾力更緊密地貼合固定在所述支撐環102的表面，實現固定。可以理解，所述片狀奈米碳管結構104與所述支撐環102之間的固定並不限於上述方式。

本實施例中，可通過將所述四個延伸部102b朝支撐環102圓心的方向彎折，使其覆蓋位於支撐環本體102a的平整表面102c的片狀奈米碳管結構104，來實現片狀奈米碳管結構104固定於所述支撐環本體102a與四個延伸部102b之間。

進一步地，可採用有機溶劑處理所述片狀奈米碳管結構預製體或片狀奈米碳管結構104的步驟。該有機溶劑為常溫下易揮發的有機溶劑，可選用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一種或者幾種的混合，本實施例中的有機溶劑採用乙醇。該有機溶劑應與該奈米碳管具有較好的潤濕性。該使用 有機溶劑處理的步驟具體為：通過試管將有機溶劑滴落在片狀奈米碳管結構預製體或片狀奈米碳管結構104表面，或將固定後的片狀奈米碳管結構104與支撐環102浸入盛有有機溶劑的容器中浸潤。有機溶劑處理後，片狀奈米碳管結構預製體或片狀奈米碳管結構104中部分相鄰的奈米碳管會聚集形成奈米碳管束，片狀奈米碳管線狀結構表面具有自由端的奈米碳管會貼合在奈米碳管線狀結構表面。當所述片狀奈米碳管結構104包括複數奈米碳管拉膜，且相鄰兩層奈米碳管拉膜中的奈米碳管具有一交叉角度α，且0<α≦90°時，有機溶劑處理後的奈米碳管拉膜中的奈米碳管束相互交叉，從而形成複數微孔106。該微孔106的尺寸小於10微米。可以理解，進一步地，通過有機溶劑處理還可使該片狀奈米碳管結構預製體或片狀奈米碳管結構104與支撐環102結合緊密，從而使該片狀奈米碳管結構預製體或片狀奈米碳管結構104更牢固地固定在該支撐環102上。

可以理解，上述步驟可通過鋪設一較大尺寸的片狀奈米碳管結構預製體於複數支撐環102表面，並按支撐環102的形狀即支撐環本體102a的外週沿切割所述片狀奈米碳管結構預製體，來實現快速批量生產透射電鏡微柵10。

本發明實施例提供的透射電鏡微柵及其製備方法具有以下優點：其一，所述透射電鏡微柵由一支撐環及一片狀奈米碳管結構組成，片狀奈米碳管結構僅週邊通過所述支撐環固定，無需金屬網格，且片狀奈米碳管結構為純奈米碳管結構，可有效消除傳統微柵中的位於被測樣品下方的金屬網格對被測樣品成份分析時的干擾，從而有利於提高採用透射電鏡進行成份分析時的精確度。其二，由於本發明實施例透射電鏡微柵中的片狀奈米碳管結構被所述支撐環中的支撐環本體及延伸部固定，故，在使用鑷子等移動該透射電鏡微柵時，鑷子可直接挾持所述延伸部，避免鑷子與所述片狀奈米碳管結構直接接觸，從而可避免由於片狀奈米碳管結構的質量較輕而引起 該片狀奈米碳管結構的飄移，同時亦減少了鑷子對片狀奈米碳管結構的污染，進而有利於提高採用透射電鏡對樣品進行成份分析時的精確度及解析度。其三，本發明實施例提供的透射電鏡微柵通過提供一支撐環及一片狀奈米碳管結構預製體，將該片狀奈米碳管結構預製體鋪設於支撐環，及將切割後的片狀奈米碳管結構預製體固定於支撐環來製備，無需蒸鍍過程，故，製備方法較為簡單。

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‧‧‧透射電鏡微柵

102‧‧‧支撐環

102a‧‧‧支撐環本體

102b‧‧‧延伸部

104‧‧‧片狀奈米碳管結構

106‧‧‧微孔

Claims (10)

1. 一種透射電鏡微柵的製備方法，包括以下步驟：提供一支撐環；提供一片狀奈米碳管結構預製體，鋪設所述片狀奈米碳管結構預製體於所述支撐環；按預定尺寸切割所述片狀奈米碳管結構預製體，形成一片狀奈米碳管結構；以及固定所述片狀奈米碳管結構於所述支撐環。
2. 如請求項1所述的透射電鏡微柵的製備方法，其中，所述支撐環的截面為方形、圓形、半圓形或梯形。
3. 如請求項1所述的透射電鏡微柵的製備方法，其中，所述支撐環包括一圓環狀支撐環本體和至少一延伸部，該至少一延伸部從所述支撐環本體向外延伸，延伸方向為沿支撐環本體所在圓環的半徑方向，且所述支撐環本體和至少一延伸部為一體結構。
4. 如請求項3所述的透射電鏡微柵的製備方法，其中，所述支撐環本體具有一平整表面，所述片狀奈米碳管結構預製體鋪設於所述支撐環本體的平整表面。
5. 如請求項4所述的透射電鏡微柵的製備方法，其中，所述固定所述片狀奈米碳管結構於所述支撐環的步驟為將所述至少一延伸部朝所述支撐環本體所在圓環的圓心方向彎折，使至少一延伸部覆蓋位於支撐環本體表面的片狀奈米碳管結構，進而固定片狀奈米碳管結構於所述支撐環本體與至少一延伸部之間。
6. 如請求項1所述的透射電鏡微柵的製備方法，其中，所述片狀奈米碳管結 構預製體由至少一個奈米碳管線狀結構編織而成或由至少一層奈米碳管膜構成。
7. 如請求項1所述的透射電鏡微柵的製備方法，其中，所述按預定尺寸切割所述片狀奈米碳管結構預製體的步驟具體包括以下步驟：提供一聚焦雷射光束；將該聚焦雷射光束照射至所述片狀奈米碳管結構預製體表面；按照支撐環的形狀對所述片狀奈米碳管結構預製體進行切割，切割後所形成的片狀奈米碳管結構的週邊通過所述支撐環支撐，片狀奈米碳管結構的中心部分懸空設置。
8. 如請求項1所述的透射電鏡微柵的製備方法，其中，在鋪設所述片狀奈米碳管結構預製體於所述支撐環之前，進一步包括塗覆一層黏結劑於所述支撐環的表面，以及在切割所述片狀奈米碳管結構預製體，形成一片狀奈米碳管結構之後，固化所述黏結劑，進而區定所述片狀奈米碳管結構於所述支撐環。
9. 如請求項1所述的透射電鏡微柵的製備方法，其中，所述片狀奈米碳管結構預製體通過自身的黏性固定於所述支撐環。
10. 如請求項1所述的透射電鏡微柵的製備方法，其中，進一步包括一採用有機溶劑處理所述片狀奈米碳管結構預製體或片狀奈米碳管結構的步驟。