TWI585039B - 透明奈米碳管複合膜的製備方法 - Google Patents

Description

透明奈米碳管複合膜的製備方法

本發明涉及一種透明奈米碳管複合膜的製備方法。

奈米碳管(carbon nanotubes，CNT)是一種由石墨烯片卷成的中空管狀物，其具有優異的力學、熱學以及電學性能，因此具有廣泛的應用前景。由於單根奈米碳管的尺寸為納米級，難於進行加工，為便於實際應用，人們嘗試將複數奈米碳管作為原材料，製成具有較大尺寸的宏觀結構。該宏觀結構由複數奈米碳管組成，可以是膜狀、線狀或其他結構。先前技術中一般將複數奈米碳管組成的宏觀膜狀結構稱為奈米碳管膜(Carbon Nanotube film)。

馮辰等人在中國發明專利申請公佈說明書第CN101239712A號中揭露有一種從奈米碳管陣列中直接拉取獲得的奈米碳管膜，該奈米碳管膜具有宏觀尺度並能夠自支撐，其包括複數在凡得瓦力作用下首尾相連的奈米碳管。在宏觀上，由於所述奈米碳管膜的厚度較薄，並且該奈米碳管膜中的奈米碳管基本處於同一平面上，因此該奈米碳管膜具有一定的透光率。然而，在微觀上，由於該奈米碳管膜中的奈米碳管與徑向方向相鄰的奈米碳管並不是完全處於同一平面上，即，該複數奈米碳管在所述奈米碳管膜的表面有 一定的起伏並與徑向方向相鄰奈米碳管之間形成有複數間隙，從而使該奈米碳管膜的表面較為粗糙，當光線照射到該奈米碳管膜的表面時，光線會發生散射，從而使該奈米碳管膜的透光率較低。同樣，由上述奈米碳管膜層疊設置形成的奈米碳管膜狀結構也同樣存在上述問題。

有鑒於此，確有必要提供一種具有較高透光率的透明奈米碳管複合膜的製備方法。

一種透明奈米碳管複合膜的製備方法，包括：提供一透明奈米碳管膜狀結構，將所述透明奈米碳管膜狀結構設置於一支撐體；將所述設置於支撐體的透明奈米碳管膜狀結構浸入一透明高分子材料的溶液中；以及將所述透明奈米碳管膜狀結構從所述透明高分子材料的溶液中取出，形成所述透明奈米碳管複合膜。

與先前技術相較，本發明的透明奈米碳管複合膜的製備方法，將所述透明奈米碳管膜狀結構經過所述透明高分子材料的溶液處理，可以降低所述透明奈米碳管膜狀結構的表面粗糙度。當光線照射到該透明奈米碳管複合膜時，光線幾乎不會發生散射，會直接穿透所述透明奈米碳管複合膜，從而可以提高所述透明奈米碳管複合膜的透光率。此外，該透明奈米碳管複合膜的製備方法還具有工序簡單、易行等特點。

10、30‧‧‧透明奈米碳管膜狀結構

12、32‧‧‧透明高分子材料的溶液

14、36‧‧‧透明奈米碳管複合膜

20‧‧‧基底

22‧‧‧奈米碳管陣列

24‧‧‧奈米碳管拉膜

34‧‧‧基板

圖1 為本發明第一實施例製備所述透明奈米碳管複合膜的工藝流程圖。

圖2 為本發明第一實施例提供的製備所述透明奈米碳管複合膜的 方法中所採用的奈米碳管拉膜的SEM照片。

圖3 為本發明第一實施例提供的製備所述透明奈米碳管複合膜的方法中所採用的多層層疊的奈米碳管拉膜的SEM照片。

圖4 為本發明第一實施例製備所述透明奈米碳管複合膜的方法中從奈米碳管陣列拉取奈米碳管拉膜的示意圖。

圖5 為本發明第一實施例提供的製備所述透明奈米碳管複合膜的方法中所採用的奈米碳管碾壓膜的SEM照片。

圖6 為本發明第一實施例提供的製備所述透明奈米碳管複合膜的方法中所採用的奈米碳管絮化膜的SEM照片。

圖7 為本發明第一實施例提供的製備所述透明奈米碳管複合膜的方法中將四層層疊設置的奈米碳管拉膜分別通過二甲基亞碸及聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液處理前、後的透光率測試曲線。

圖8 為本發明第二實施例製備所透明奈米碳管複合膜的工藝流程圖。

下面將結合附圖對本發明實施例作進一步的詳細說明。

請參見圖1，本發明第一實施例提供一種透明奈米碳管複合膜的製備方法。該透明奈米碳管複合膜的製備方法包括以下步驟：(S10)提供一透明奈米碳管膜狀結構10；(S11)將所述透明奈米碳管膜狀結構10浸入一透明高分子材料的溶液12中；以及(S12)將所述透明奈米碳管膜狀結構10從所述透明高分子材料的溶液12中取出，形成所述透明奈米碳管複合膜14。

步驟S10中，所述透明奈米碳管膜狀結構10為一自支撐結構。所述自支撐為所述透明奈米碳管膜狀結構10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整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該透明奈米碳管膜狀結構10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透明奈米碳管膜狀結構10能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過透明奈米碳管膜狀結構10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。所述透明奈米碳管膜狀結構10由複數奈米碳管組成，該複數奈米碳管之間通過凡得瓦力緊密連接並形成複數間隙。該複數奈米碳管無序或有序排列。所謂無序排列是指奈米碳管的排列方向無規則。所謂有序排列是指奈米碳管的排列方向有規則。該透明奈米碳管膜狀結構10的透光率(光透過比率)與其厚度、密度及其奈米碳管之間的間隙有關。可以理解，該透明奈米碳管膜狀結構10的厚度及密度越大，其透光率越小。

請參見圖2及圖4，所述透明奈米碳管膜狀結構10可以為一層奈米碳管拉膜24。所述奈米碳管拉膜24是由若干奈米碳管組成的自支撐結構。所述若干奈米碳管基本沿同一方向擇優取向排列，所述擇優取向排列是指在奈米碳管拉膜24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奈米碳管拉膜24的表面。進一步地，所述奈米碳管拉膜24中大多數奈米碳管是通過凡得瓦力首尾相連。具體地，所述奈米碳管拉膜24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。當然，所述奈米碳管拉膜24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拉膜24中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。所述自支撐為奈米碳管拉膜24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整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管拉膜24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24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24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。

具體地，所述奈米碳管拉膜24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，不能排除奈米碳管拉膜24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，所述奈米碳管拉膜24包括複數連續且定向排列的奈米碳管片段。該複數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複數相互平行的奈米碳管，該複數相互平行的奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合。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24中的奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。此外，由於該奈米碳管拉膜24具有較大的比表面積，因此，該奈米碳管拉膜24具有較大的粘性。

在宏觀上，所述奈米碳管拉膜24中的複數奈米碳管基本處於同一平面上，從而形成所述奈米碳管拉膜24。此外，由於所述奈米碳管拉膜24的厚度較薄，約為0.5納米~100微米，因此，該奈米碳管膜具有一定的透光率。然而，在微觀上，所述奈米碳管拉膜24 中每一奈米碳管與徑向方向相鄰的奈米碳管並不是完全處於同一平面上，即，該複數奈米碳管在所述奈米碳管拉膜24的表面有一定的起伏並與徑向方向相鄰的奈米碳管之間形成有複數間隙，從而使該奈米碳管拉膜24的表面較為粗糙。當光線照射到該奈米碳管拉膜24的表面時，光線會在所述奈米碳管拉膜24的表面發生散射，從而使該奈米碳管拉膜24的透光率降低。該奈米碳管拉膜24的透光率約為77%。

可以理解，當所述透明奈米碳管膜狀結構10中包括多層奈米碳管拉膜24時，該多層奈米碳管拉膜24層疊設置。由於在每層奈米碳管拉膜24中，奈米碳管沿一個方向擇優取向排列，因此，相鄰兩層奈米碳管拉膜24中的奈米碳管間具有一交叉角度α，0°≦α≦90°。該透明奈米碳管膜狀結構10中奈米碳管拉膜24的層數不限，優選為2~5層。同樣，所述透明奈米碳管膜狀結構10與奈米碳管拉膜24一樣也存在透光率較低的問題。並且，可以理解，所述透明奈米碳管膜狀結構10的奈米碳管拉膜的層數越多，所述透明奈米碳管膜狀結構10的透光率越低。

請一併參閱圖3和圖7，本實施例中，所述透明奈米碳管膜狀結構10包括四層層疊設置的奈米碳管拉膜24。每一奈米碳管拉膜24中的奈米碳管基本朝同一方向延伸。所述透明奈米碳管膜狀結構10中相鄰的奈米碳管拉膜24中的奈米碳管的延伸方向基本相互垂直，並形成有複數間隙。在微觀上，該透明奈米碳管膜狀結構10中每一奈米碳管拉膜24中在徑向方向相鄰的奈米碳管也不是完全處於同一平面上，即，該複數奈米碳管在所述透明奈米碳管膜狀結構10的表面有一定的起伏，從而使該透明奈米碳管膜狀結構10的 表面較為粗糙，因此，該透明奈米碳管膜狀結構10的透光率小於40%。

請參見圖4，所述奈米碳管拉膜24為從一奈米碳管陣列22中直接拉取獲得。該奈米碳管拉膜24的製備方法，包括以下步驟：

步驟S101，提供一奈米碳管陣列22。

所述奈米碳管陣列22形成於一基底20。該奈米碳管陣列22由複數奈米碳管組成。該複數奈米碳管為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或多種。所述奈米碳管的直徑為0.5~50納米，長度為50納米~5毫米。該奈米碳管的長度優選為100微米~900微米。本實施例中，該複數奈米碳管為多壁奈米碳管，且該複數奈米碳管基本上相互平行且垂直於所述基底20，該奈米碳管陣列22不含雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。所述奈米碳管陣列22的製備方法不限，可參見中國大陸專利申請公開第02134760.3號。優選地，該奈米碳管陣列22為超順排奈米碳管陣列。

步驟S102，採用一拉伸工具從所述奈米碳管陣列22中拉取獲得一奈米碳管拉膜24。

採用一拉伸工具從所述奈米碳管陣列22中選定一奈米碳管片段，本實施例優選為採用具有一定寬度的膠帶或粘性基條接觸該奈米碳管陣列22以選定具有一定寬度的一奈米碳管片段；以一定速度拉伸該選定的奈米碳管，該拉取方向沿基本垂直於奈米碳管陣列的生長方向。從而形成首尾相連的複數奈米碳管片段，進而形成一連續的奈米碳管拉膜24。在上述拉伸過程中，該複數奈米碳管 片斷在拉力作用下沿拉伸方向逐漸脫離基底20的同時，由於凡得瓦力作用，該選定的複數奈米碳管片斷分別與其他奈米碳管片斷首尾相連地連續地被拉出，從而形成一奈米碳管拉膜24。該奈米碳管拉膜24為定向排列的複數奈米碳管束首尾相連形成的具有一定寬度的奈米碳管拉膜。該奈米碳管拉膜24中奈米碳管的排列方向基本平行於該奈米碳管拉膜24的拉伸方向。

單層奈米碳管拉膜24即可作為所述透明奈米碳管膜狀結構10，當然，也可以將製備出的複數奈米碳管拉膜24層疊鋪設以形成所述透明奈米碳管膜狀結構10。具體地，可以先將一奈米碳管拉膜24覆蓋至一框架上，再將另一奈米碳管拉膜24覆蓋至先前的奈米碳管拉膜24表面，如此反復多次，即可在該框架上鋪設多層奈米碳管拉膜24。該多層奈米碳管拉膜24中相鄰奈米碳管拉膜24中的奈米碳管可沿不同的方向延伸，也可沿相同的方向延伸。

在本實施例中，將四層利用上述方法製備出奈米碳管拉膜24層疊鋪設，使相鄰奈米碳管拉膜24中的奈米碳管的延伸方向基本相互垂直，即，形成本實施例的透明奈米碳管膜狀結構10。

可以理解，所述透明奈米碳管膜狀結構10也可以選自奈米碳管碾壓膜或奈米碳管絮化膜。

所述奈米碳管碾壓膜包括均勻分佈的奈米碳管，該奈米碳管無序，沿同一方向或不同方向擇優取向排列。請參見圖5，優選地，所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管基本沿同一方向延伸且平行於該奈米碳管碾壓膜的表面。所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管相互交疊，從而使所述奈米碳管碾壓膜的表面較為粗糙。所述奈米碳管碾壓膜中奈米碳管之間通過凡得瓦力相互吸引。該奈米碳管 碾壓膜具有很好的柔韌性，可以彎曲折疊成任意形狀而不破裂。所述奈米碳管碾壓膜及其製備方法請參見2008年12月3日公開的，公開號為CN101314464A的中國發明專利申請公開說明書。

請參見圖6，所述奈米碳管絮化膜包括相互纏繞的奈米碳管。該奈米碳管之間通過凡得瓦力相互吸引、纏繞，從而使所述奈米碳管絮化膜的表面較為粗糙。所述奈米碳管絮化膜各向同性。所述奈米碳管絮化膜中的奈米碳管為均勻分佈，無規則排列。所述奈米碳管絮化膜及其製備方法請參見2008年10月15日公開的，公開號為CN101284662A的中國發明專利申請公開說明書。

步驟S11，將所述透明奈米碳管膜狀結構10浸入一透明高分子材料的溶液12中。

首先，提供一支撐框架，將所述透明奈米碳管膜狀結構10固定於所述支撐框架，並使所述透明奈米碳管膜狀結構10的周邊通過所述支撐框架固定。所述支撐框架的形狀及尺寸可以根據所述透明奈米碳管膜狀結構10的形狀及尺寸來製備。該支撐框架用於支撐及固定所述透明奈米碳管膜狀結構10。本實施例中，由於所述奈米碳管拉膜都具有較大的粘性，因此，由四層奈米碳管拉膜層疊設置製備而成的透明奈米碳管膜狀結構10也具有較大的粘性。故，可以將所述透明奈米碳管膜狀結構10直接粘貼於所述支撐框架上從而實現該透明奈米碳管膜狀結構10的固定。可以理解，還可以進一步提供另一形狀及尺寸相同的支撐框架，使所述透明奈米碳管膜狀結構10的周邊夾持於所述兩個支撐框架之間從而實現該透明奈米碳管膜狀結構10地進一步固定。

其次，提供一透明高分子材料的溶液12。所述透明高分子材料的 溶液12可以通過將一透明高分子材料溶於一溶劑中製備而成。該透明高分子材料的溶液12的濃度小於10wt%。優選地，該透明高分子材料的溶液12的濃度小於5wt%。該透明高分子材料可以為聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸酯(NBS)、聚碸(PSF)、聚苯乙烯(PS)、聚酯或聚烯烴。該透明高分子材料具有一定的透光率即可。該透明高分子材料的透光率以大於所述奈米碳管拉膜24的透光率為佳，即該透明高分子材料的透光率大於等於77%為佳。優選的，該透明高分子材料的透光率大於等於80%。所述溶劑可以根據不同的透明高分子材料來選擇，只需要對選用的透明高分子材料具有一定的溶解度即可。本實施例中，所述透明高分子材料的溶液12為一聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液(PVA/DMSO)。該聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液的濃度為1wt%。

最後，將所述固定於支撐框架的透明奈米碳管膜狀結構10浸入所述透明高分子材料的溶液12中浸潤。可以理解，所述透明奈米碳管膜狀結構10可以垂直浸沒到所述透明高分子材料的溶液12中或以一定角度浸沒到所述透明高分子材料的溶液12中。此外，當所述透明奈米碳管膜狀結構10包括複數奈米碳管拉膜24，且相鄰的奈米碳管拉膜24中的奈米碳管均沿相同的方向延伸時，還可以使所述透明奈米碳管膜狀結構10中的奈米碳管垂直地、平行地或以一定角度地浸入所述透明高分子材料的溶液12中。

可以理解，將所述透明奈米碳管膜狀結構10浸沒到所述透明高分子材料的溶液12中，可以使所述透明奈米碳管膜狀結構10的相對兩側受到所述透明高分子材料的溶液12擠壓的壓力，該壓力會擠壓所述透明奈米碳管膜狀結構10中的複數奈米碳管，使該複數奈 米碳管與徑向方向相鄰的奈米碳管的起伏下降，即，該透明奈米碳管膜狀結構10中在徑向方向相鄰的複數奈米碳管在所述壓力的作用下會趨於同一平面。此外，當所述透明奈米碳管膜狀結構10包括複數奈米碳管膜時，該壓力還會使所述透明奈米碳管膜狀結構10中相鄰的奈米碳管膜之間緊密結合。另一方面，所述透明高分子材料的溶液12進入到所述透明奈米碳管膜狀結構10的間隙，並將該間隙填充。

本實施例中，將所述透明奈米碳管膜狀結構10垂直浸沒到所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液中，可以使所述透明奈米碳管膜狀結構10的相對兩側受到所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液均勻擠壓的壓力，從而使所述透明奈米碳管膜狀結構10中相鄰的奈米碳管拉膜24之間緊密結合，並且可以減少所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液的表面張力對所述透明奈米碳管膜狀結構10的破壞。此外，該壓力會擠壓所述透明奈米碳管膜狀結構10中的每一奈米碳管拉膜24，從而使每一奈米碳管拉膜24中的奈米碳管與徑向方向相鄰的奈米碳管的起伏下降，即，每一奈米碳管拉膜24中在徑向方向相鄰的複數奈米碳管在所述壓力的作用下會趨於同一平面。另一方面，所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液進入到所述透明奈米碳管膜狀結構10的間隙，並將該間隙填充。

步驟S12，將所述透明奈米碳管膜狀結構10從所述透明高分子材料的溶液12中取出，形成所述透明奈米碳管複合膜14。

所述透明奈米碳管膜狀結構10也可以垂直從所述透明高分子材料的溶液12中取出或以一定角度從所述透明高分子材料的溶液12中取出。此外，當所述透明奈米碳管膜狀結構10包括複數奈米碳管 拉膜24，且相鄰的奈米碳管拉膜24中的奈米碳管均沿相同的方向延伸時，還可以將所述透明奈米碳管膜狀結構10中的奈米碳管垂直地、平行地或以一定角度地從所述透明高分子材料的溶液12中取出。可以理解，將所述透明奈米碳管膜狀結構10中的奈米碳管垂直地浸入所述透明高分子材料的溶液12中，並垂直地取出，可以減少所述透明奈米碳管膜狀結構10中每一奈米碳管拉膜24的形變。

將所述透明奈米碳管膜狀結構10從所述透明高分子材料的溶液12中取出後，進一步包括將所述填充有透明高分子材料的透明奈米碳管膜狀結構10進行烘乾的步驟，以使所述溶劑從所述透明奈米碳管膜狀結構10中揮發，並使所述透明奈米碳管膜狀結構10中的透明高分子材料固化，進而形成所述透明奈米碳管複合膜14。優選的，可以將所述填充有透明高分子材料的透明奈米碳管膜狀結構10水平放置並加熱烘乾，從而使所述透明高分子材料均勻地複合於所述透明奈米碳管膜狀結構10中。

本實施例中，將所述透明奈米碳管膜狀結構10垂直地從所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液中取出，然後，將所述填充有聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液的透明奈米碳管膜狀結構10進行烘乾，以使所述二甲基亞碸從所述透明奈米碳管膜狀結構10中揮發，並使所述聚乙烯醇固化在透明奈米碳管膜狀結構10的間隙中並與所述透明奈米碳管膜狀結構10複合。

可以理解，將所述透明奈米碳管膜狀結構10垂直地浸沒到所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液中以及從所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液中垂直取出，由於該聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液中的聚乙烯醇含 量較低，所以當垂直浸沒和取出時，該聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液可以均勻地吸附於所述透明奈米碳管膜狀結構10的間隙中，待烘乾後，聚乙烯醇主要填充於相鄰奈米碳管之間的間隙，而不會在所述透明奈米碳管膜狀結構10的表面產生堆疊，從而使所述透明奈米碳管膜狀結構10的表面粗糙度降低。當然不排除有少量的聚乙烯醇覆蓋於所述透明奈米碳管膜狀結構10中奈米碳管表面的情況。

當光線照射到該透明奈米碳管複合膜14時，由於所述透明奈米碳管複合膜14的表面粗糙度較低，即，該透明奈米碳管複合膜14的表面比較光滑，所以光線幾乎不會發生散射，會直接穿透所述透明奈米碳管複合膜14，因此，該透明奈米碳管複合膜14具有更高的透光率。請參閱圖7，其為本實施例的透明奈米碳管膜狀結構10分別通過二甲基亞碸溶劑及聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液處理前、後的透光率測試曲線的對比圖。從圖中可以看出，未經過處理的透明奈米碳管膜狀結構10在可見光範圍內的透光率低於40%。經過二甲基亞碸溶劑處理的透明奈米碳管膜狀結構10，由於在該二甲基亞碸溶劑壓力的作用下，該透明奈米碳管膜狀結構10中每一奈米碳管拉膜24中的奈米碳管與徑向方向相鄰的奈米碳管起伏會下降，從而使該透明奈米碳管膜狀結構10的表面對入射光線的散射降低，進而提高該透明奈米碳管膜狀結構10的透光率，該透明奈米碳管膜狀結構10在可見光範圍內的透光率可達到45%左右。經過聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液處理的透明奈米碳管膜狀結構10，該透明奈米碳管膜狀結構10不僅受到聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液壓力的作用，此外，當取出烘乾後，該聚乙烯醇進一步填充於徑向上相鄰的奈米碳管之間的間隙，從而使該透明奈米碳管膜 狀結構10的表面粗糙度得到進一步地降低。當入射光線照射所述透明奈米碳管複合膜14的表面時，該入射光線幾乎不發生散射，從而提高該透明奈米碳管複合膜14的透光率，該透明奈米碳管複合膜14在可見光範圍內的透光率最高，可達到50%左右。

請參見圖8，本發明第二實施例提供一種透明奈米碳管複合膜的製備方法。該透明奈米碳管複合膜的製備方法包括以下步驟：(S20)提供一透明奈米碳管膜狀結構30，將所述透明奈米碳管膜狀結構30設置於一基板34；(S21)將所述設置於基板34的透明奈米碳管膜狀結構30浸入一透明高分子材料的溶液32中；以及(S22)將所述透明奈米碳管膜狀結構30從所述透明高分子材料的溶液32中取出，形成所述透明奈米碳管複合膜36。

所述步驟S20與本發明第一實施例中的步驟S10基本相同，不同之處在於，本實施例中，所述透明奈米碳管膜狀結構30為一單層的奈米碳管拉膜。

步驟S21，將所述設置於基板34的透明奈米碳管膜狀結構30浸入一透明高分子材料的溶液32中。

首先，提供一基板34。所述基板34為具有一定強度的薄片狀結構。該基板34主要起支撐作用，其形狀、尺寸可依據所述透明奈米碳管膜狀結構30的形狀及尺寸設計。該基板34的材料可選自硬性或具有一定強度的材料。具體地，該基板34的材料可以選自金屬、金屬氧化物、陶瓷等非透明材料，也可以選自石英、玻璃、塑膠等透明材料。該基板34具有一表面。該表面可以為平面、曲面或其他不規則面。本實施例中，所述基板34為一透明的玻璃基板。

其次，將所述透明奈米碳管膜狀結構30設置於所述基板34的表面。本實施例中，將所述奈米碳管拉膜設置於所述玻璃基板的表面。由於所述奈米碳管拉膜具有較大的比表面積，因此，將該奈米碳管拉膜設置於所述玻璃基板後，該奈米碳管拉膜會通過凡得瓦力固定於所述玻璃基板的表面，形成一層狀結構。此外，由於該單層的奈米碳管拉膜的表面較為粗糙，當光線照射到該層狀結構中的奈米碳管拉膜的表面時，光線會在所述奈米碳管拉膜的表面發生散射，從而使該層狀結構的整體透光率降低。

可以理解，當所述透明奈米碳管膜狀結構30包括複數奈米碳管拉膜時，該複數奈米碳管拉膜可以層疊設置或並排設置於所述基板34的表面。具體地，將所述奈米碳管拉膜設置於所述基板34的表面後，可以進一步將另一奈米碳管拉膜覆蓋至先前的奈米碳管拉膜表面，如此反復多次，即可在該基板34的表面上鋪設複數奈米碳管拉膜。此外，當所述基板34的表面具有較大的面積時，將所述奈米碳管拉膜沿一個方向設置於所述基板34的表面後，還可以將另一奈米碳管拉膜並排設置於所述基板34的表面沒有鋪設奈米碳管拉膜的區域。

再次，提供一透明高分子材料的溶液32。該透明高分子材料的溶液32可選自本發明第一實施例中的透明高分子材料的溶液12。本實施例中，所述透明高分子材料的溶液32也為一聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液。

最後，將所述設置於基板34表面的透明奈米碳管膜狀結構30垂直浸沒到所述透明高分子材料的溶液32中或以一定角度浸沒到所述透明高分子材料的溶液32中。可以理解，將所述設置於基板34表 面的透明奈米碳管膜狀結構30浸沒到所述透明高分子材料的溶液32中，可以使所述透明奈米碳管膜狀結構30遠離基板34的一側受到所述透明高分子材料的溶液32擠壓的壓力，該壓力會擠壓所述透明奈米碳管膜狀結構30中的複數奈米碳管，使該複數奈米碳管與徑向方向相鄰的奈米碳管的起伏下降，即，該透明奈米碳管膜狀結構30中在徑向方向相鄰的複數奈米碳管在所述壓力的作用下會趨於同一平面。此外，當所述透明奈米碳管膜狀結構30包括複數層疊的奈米碳管拉膜時，該壓力還會使所述透明奈米碳管膜狀結構30中相鄰的奈米碳管拉膜之間緊密結合。另一方面，所述透明高分子材料的溶液32會進入到所述透明奈米碳管膜狀結構30的間隙，並填充該間隙。

本實施例中，將所述層狀結構浸沒到所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液中，可以使所述奈米碳管拉膜遠離玻璃基板的一側受到所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液擠壓的壓力，該壓力會擠壓所述奈米碳管拉膜中的複數奈米碳管，使該複數奈米碳管與徑向方向相鄰的奈米碳管的起伏下降，即，該奈米碳管拉膜中在徑向方向相鄰的複數奈米碳管在所述壓力的作用下會趨於同一平面。此外，所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液會進入到所述奈米碳管拉膜的間隙，並填充該間隙。

步驟S22，將所述透明奈米碳管膜狀結構30從所述透明高分子材料的溶液32中取出，形成所述透明奈米碳管複合膜36。

將所述設置於基板34表面的透明奈米碳管膜狀結構30從所述透明高分子材料的溶液32中取出後，還可以進一步將所述設置於基板34表面的透明奈米碳管膜狀結構30進行加熱烘乾，從而使該透明 高分子材料複合、填充於所述透明奈米碳管膜狀結構30的間隙中。本實施例中，將所述層狀結構從所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液中垂直取出後，進一步將所述設置於玻璃基板表面的奈米碳管拉膜加熱烘乾，從而使聚乙烯醇複合、填充於所述奈米碳管拉膜的間隙中。具體地，使所述奈米碳管拉膜中的複數奈米碳管垂直地從所述聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液中取出，可以減小聚乙烯醇/二甲基亞碸溶液中的溶液張力對所述奈米碳管拉膜的整體結構產生破壞。所述聚乙烯醇主要填充於所述奈米碳管拉膜中相鄰奈米碳管之間的間隙，從而使所述奈米碳管拉膜的表面粗糙度降低。當光線照射到該層狀結構中複合有聚乙烯醇的奈米碳管拉膜的表面時，光線不會在所述複合有聚乙烯醇的奈米碳管拉膜的表面發生散射，而會透過該複合有聚乙烯醇的奈米碳管拉膜，從而使該層狀結構的整體透光率增加。

進一步地，可以將所述複合有透明高分子材料的透明奈米碳管膜狀結構30從所述基板34表面上分離，形成所述透明奈米碳管複合膜36。可以理解，由於該透明高分子材料複合於所述透明奈米碳管膜狀結構30的間隙中，從而使該透明奈米碳管膜狀結構30具有較強的韌性及機械強度，進而使該透明奈米碳管膜狀結構30可以容易地從所述基板34表面上分離。本實施例中，由於所述層狀結構中的奈米碳管拉膜複合有聚乙烯醇，因此，可以提高所述奈米碳管拉膜的韌性及機械強度，從而使該奈米碳管拉膜可以容易地從玻璃基板表面分離，而不會破壞該奈米碳管拉膜的整體結構。所述透明奈米碳管複合膜36的透光率可大於等於82%，優選的，該透明奈米碳管複合膜36的透光率可大於等於85%；更優選的，該透明奈米碳管複合膜36的透光率可大於等於90%。

本發明實施例所提供的透明奈米碳管複合膜的製備方法具有以下優點：使用該方法製備的透明奈米碳管複合膜，一方面，所述透明奈米碳管膜狀結構會受到所述透明高分子材料的溶液擠壓的壓力，使該透明奈米碳管膜狀結構中的複數奈米碳管與徑向方向相鄰的奈米碳管的起伏下降，並使相鄰的奈米碳管膜之間緊密結合，從而降低所述透明奈米碳管膜狀結構的表面粗糙度，另一方面，該透明的高分子材料填充於所述透明奈米碳管膜狀結構的間隙當中，從而使所述奈米碳管膜狀結構的表面粗糙度得到進一步降低，使該奈米碳管膜狀結構的表面變得較為光滑。當光線照射該透明奈米碳管複合膜時，入射光線幾乎不發生散射，進而可以提高所述透明奈米碳管複合膜的透光率。通過將該透明的高分子材料與所述透明奈米碳管膜狀結構複合，還可以提高所述透明奈米碳管膜狀結構的韌性及機械強度。此外，本發明實施例的透明奈米碳管複合膜的製備方法，具有工序簡單、易行等特點。

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‧‧‧透明奈米碳管膜狀結構

12‧‧‧透明高分子材料的溶液

14‧‧‧透明奈米碳管複合膜

Claims (11)

1. 一種透明奈米碳管複合膜的製備方法，其包括：提供一透明奈米碳管膜狀結構，將所述透明奈米碳管膜狀結構設置於一支撐體，該透明奈米碳管膜狀結構由複數奈米碳管組成，該複數奈米碳管基本沿同一方向擇優取向排列；將所述設置於支撐體的透明奈米碳管膜狀結構中的奈米碳管垂直浸入一透明高分子材料的溶液中；將所述透明奈米碳管膜狀結構中的奈米碳管從所述透明高分子材料的溶液中垂直取出；將所述透明奈米碳管膜狀結構進行加熱烘乾，形成所述透明奈米碳管複合膜。
2. 如請求項第1項所述的透明奈米碳管複合膜的製備方法，其中，所述透明奈米碳管膜狀結構包括至少一層奈米碳管膜，該奈米碳管膜是從一奈米碳管陣列中直接拉取獲得。
3. 如請求項第2項所述的透明奈米碳管複合膜的製備方法，其中，所述奈米碳管膜是由複數奈米碳管組成的自支撐結構，該複數奈米碳管基本沿同一方向延伸。
4. 如請求項第3項所述的透明奈米碳管複合膜的製備方法，其中，所述奈米碳管膜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。
5. 如請求項第3項所述的透明奈米碳管複合膜的製備方法，其中，所述奈米碳管膜中每一奈米碳管與徑向方向相鄰的奈米碳管之間形成複數間隙。
6. 如請求項第1項所述的透明奈米碳管複合膜的製備方法，其中，所述透明 高分子材料的透光率大於等於77%。
7. 如請求項第1項所述的透明奈米碳管複合膜的製備方法，其中，所述透明高分子材料為聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚碸、聚苯乙烯或聚烯烴。
8. 如請求項第1項所述的透明奈米碳管複合膜的製備方法，其中，所述透明高分子材料的溶液的濃度小於10wt%。
9. 如請求項第1項所述的透明奈米碳管複合膜的製備方法，其中，所述將透明奈米碳管膜狀結構設置於一支撐體的步驟為：提供一支撐框架；以及，將所述透明奈米碳管膜狀結構的周邊通過所述支撐框架固定。
10. 如請求項第1項所述的透明奈米碳管複合膜的製備方法，其中，所述將透明奈米碳管膜狀結構設置於一支撐體的步驟為：提供一基板，所述基板包括一表面；以及，將所述透明奈米碳管膜狀結構設置於所述基板的表面，形成一層狀結構。
11. 如請求項第10項所述的透明奈米碳管複合膜的製備方法，其中，所述基板的材料選自金屬、金屬氧化物、陶瓷、石英、玻璃以及塑膠。