TWI700247B - 奈米碳管結構作為雙面膠的應用 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種奈米碳管結構作為雙面膠的應用，該奈米碳管結構用於將兩個物體黏結於一體，該奈米碳管結構包括一第一黏結面及一第二黏結面，第一黏結面和第二黏結面相對設置；該奈米碳管結構由至少一層超順排奈米碳管膜組成，該至少一層超順排奈米碳管膜包括複數個奈米碳管，該複數個奈米碳管的延伸方向基本相同且通過凡得瓦力相互連接，該延伸方向平行於所述第一黏結面和第二黏結面。

Description

奈米碳管結構作為雙面膠的應用
本發明涉及一種奈米碳管結構的應用，尤其是一種奈米碳管結構作為雙面膠的應用。
在日常生活以及工業生產中，雙面膠被普遍用於物體之間的黏結和固定。然而，先前的雙面膠一般適用的溫度範圍很窄，在高溫（例如高於70℃）和低溫（例如低於0℃）下黏性顯著降低甚至失去黏性。當不需要黏結時，很難將物體分開，即使分開，雙面膠也會在物體的表面殘留難以去除或者會對物體造成破壞。而且先前的雙面膠中大多含有有機溶劑，污染環境且不利於使用者的身體健康。
有鑑於此，確有必要提供一種奈米碳管結構作為雙面膠的應用，該奈米碳管結構作為雙面膠應用時，可以在高溫和低溫下使用，當不需要黏結時，分開物體比較容易，不會在物體表面殘留，且不含有有機溶劑。
一種奈米碳管結構作為雙面膠的應用，該奈米碳管結構用於將兩個物體黏結於一體，該奈米碳管結構包括一第一黏結面及一第二黏結面，第一黏結面和第二黏結面相對設置；該奈米碳管結構由至少一層超順排奈米碳管膜組成，該至少一層超順排奈米碳管膜包括複數個奈米碳管，該複數個奈米碳管的延伸方向基本相同且通過凡得瓦力相互連接，該延伸方向平行於所述第一黏結面和第二黏結面。
一種奈米碳管結構作為雙面膠的應用，該奈米碳管結構用於將兩個物體黏結於一體，該奈米碳管結構由複數個奈米碳管組成，該複數個奈米碳管首尾相連且沿同一方向延伸，且延伸方向平行於雙面膠的長度方向，所述複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互連接。
與先前技術相比較，由本發明提供的奈米碳管結構作為雙面膠的應用具有以下優點，該奈米碳管結構作為雙面膠應用時，與物體之間僅通過凡得瓦力黏結，凡得瓦力基本上不受溫度的影響，因此，所述奈米碳管結構作為雙面膠的應用溫度範圍較大，例如，在-196℃～1000℃的範圍內均具有較大的黏性；而且當不需要黏結時，可以僅通過一定的外力就能將物體分開，不會對物體造成損傷，而且奈米碳管結構在物體上基本沒有殘留；另外，所述奈米碳管結構僅由超順排奈米碳管膜組成，不含有有機溶劑，對環境污染較小。
下麵將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，本發明第一實施例提供一種第一奈米碳管結構作為雙面膠的應用，該第一奈米碳管結構用於將兩個物體黏結於一體。該第一奈米碳管結構由至少一層超順排奈米碳管膜10組成。該超順排奈米碳管膜10包括複數個奈米碳管100，該複數個奈米碳管100基本朝同一方向延伸，且該複數個奈米碳管100的延伸方向基本平行於超順排奈米碳管膜10的表面。所述第一奈米碳管結構作為雙面膠應用時，該第一奈米碳管結構包括一第一黏結面及一第二黏結面，該第一黏結面和第二黏結面相對設置，所述複數個奈米碳管100的延伸方向平行於所述第一黏結面和第二黏結面。
請一併參閱圖2，所述複數個奈米碳管100基本朝同一方向延伸是指超順排奈米碳管膜10中大多數奈米碳管的延伸方向朝同一方向，僅存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對超順排奈米碳管膜10中大多數奈米碳管的整體延伸方向構成明顯影響，該少數隨機排列的奈米碳管可以忽略。所述超順排奈米碳管膜10中的複數個奈米碳管100是通過凡得瓦力首尾相連。進一步地，所述超順排奈米碳管膜10中每一奈米碳管100與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。
所述超順排奈米碳管膜10中的複數個奈米碳管100為純奈米碳管，純奈米碳管是指奈米碳管未經過任何物理、化學等修飾，奈米碳管的表面純淨（純淨度達到99.9%以上），基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。因此，所述奈米碳管結構作為雙面膠應用可以使雙面膠中不含有有機溶劑，對環境污染較小。
由於超順排奈米碳管膜10中的奈米碳管100非常純淨，且由於奈米碳管本身的比表面積非常大，所以該超順排奈米碳管膜10本身具有較強的黏性，由其形成的第一奈米碳管結構也具有很強的黏性，當該第一奈米碳管結構作為雙面膠應用時可以很好的將兩個物體黏結於一體。由於所述超順排奈米碳管膜10中的奈米碳管的表面純淨，基本不含有無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等，所以該超順排奈米碳管膜10具有很高的熱穩定性，即使在很高的溫度下也不易氧化。另外，當所述第一奈米碳管結構作為雙面膠應用時，所述第一奈米碳管結構僅通過凡得瓦力與待黏結物黏結，溫度對凡得瓦力的影響很小，因此，當所述第一奈米碳管結構作為雙面膠應用時，雙面膠在高溫和低溫下仍然具有很好的黏性，進而使所述第一奈米碳管結構作為雙面膠的應用溫度範圍較廣。優選的，所述第一奈米碳管結構作為雙面膠的應用溫度範圍為-196℃～1000℃。
所述超順排奈米碳管膜10為一自支撐結構，所謂自支撐是指超順排奈米碳管膜10無需其它基體支撐，可自支撐保持一膜的形態。因此，所述超順排奈米碳管膜10可直接鋪設於待黏結物的待黏結表面上，並與該待黏結表面貼合設置。
所述超順排奈米碳管膜10可以從一超順排奈米碳管陣列中直接拉取獲得。該超順排奈米碳管膜10中奈米碳管的排列方向基本平行於超順排奈米碳管膜10的拉伸方向。該超順排奈米碳管陣列中的奈米碳管純淨且奈米碳管長度較長，一般大於300微米。所述超順排奈米碳管陣列的製備方法不限，可以為化學氣相沉積法、電弧放電製備方法或氣溶膠製備方法等。本實施例中，所述超順排奈米碳管陣列的製備方法採用化學氣相沉積法，其具體步驟包括：（a）提供一基底，該基底可選用P型矽基底、N型矽基底或形成有氧化層的矽基底等；（b）在基底表面均勻形成一催化劑層，該催化劑層材料可選用鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）或其任意組合的合金之一；（c）將上述形成有催化劑層的基底在700~900℃的空氣中退火約30分鐘~90分鐘；（d）將處理過的基底置於反應爐中，在保護氣體環境下加熱到500~740℃，然後通入碳源氣體反應約5~30分鐘，生長得到超順排奈米碳管陣列，其高度為200~400微米。本實施例中碳源氣可選用乙炔等化學性質較活潑的碳氫化合物，保護氣體可選用氮氣、氨氣或惰性氣體。
從所述超順排奈米碳管陣列中拉取獲得所述超順排奈米碳管膜10具體包括以下步驟：從上述超順排奈米碳管陣列中選定一定寬度的複數個奈米碳管片斷；以一定速度沿基本垂直於超順排奈米碳管陣列生長方向拉伸該複數個奈米碳管片斷，以形成一連續的所述超順排奈米碳管膜10。
請參閱圖3~5，當所述第一奈米碳管結構由至少兩層超順排奈米碳管膜10組成時，該至少兩層超順排奈米碳管膜10重疊且平行設置，相鄰兩個超順排奈米碳管膜10之間通過凡得瓦力緊密連接。該至少兩層超順排奈米碳管膜10中每層超順排奈米碳管膜10中奈米碳管的延伸方向與其它層超順排奈米碳管膜10中奈米碳管的延伸方向基本相同，基本相同是指大多數奈米碳管的延伸方向朝同一方向，僅存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對超順排奈米碳管膜10中大多數奈米碳管的整體延伸方向構成明顯影響，可以忽略。
所述第一奈米碳管結構作為雙面膠應用時，該第一奈米碳管結構中超順排奈米碳管膜10的層數不限，可以根據實際需要進行選擇。優選的，所述第一奈米碳管結構由5～30層超順排奈米碳管膜重疊且平行組成。更優選的，所述第一奈米碳管結構由10～15層超順排奈米碳管膜重疊且平行組成。請參閱圖6，分別採用由1層、2層、4層、6層、8層、10層、12層、15層、30層超順排奈米碳管膜10組成的第一奈米碳管結構作為雙面膠黏結兩個邊長為7毫米的正方形矽片，從圖中可以看出，當兩個矽片之間沒有第一奈米碳管結構時，兩個矽片完全沒有黏結力；隨著第一奈米碳管結構中超順排奈米碳管膜10的層數增加，兩個矽片之間的黏結力增加，當第一奈米碳管結構中超順排奈米碳管膜層數大於15層之後，黏結力隨超順排奈米碳管膜10的層數增加的速率減慢。請參閱圖7，分別採用由4層、6層、15層、20層超順排奈米碳管膜10組成的第一奈米碳管結構作為雙面膠黏結矽片和熱氧化矽片（SiO2 ），從圖中可以看出，隨著第一奈米碳管結構中超順排奈米碳管膜10的層數增加，矽片和熱氧化矽片之間的黏結力增加，當第一奈米碳管結構中超順排奈米碳管膜層數大於15層之後，黏結力隨超順排奈米碳管膜10的層數增加的速率減慢。本實施例中，所述第一奈米碳管結構包括10層超順排奈米碳管膜重疊且平行設置。
本發明中的所述第一奈米碳管結構作為雙面膠應用時僅通過凡得瓦力與待黏結物黏結，如果待黏結物表面太粗糙或者表面不乾淨，會降低第一奈米碳管結構與待黏結物之間的凡得瓦力，進而影響雙面膠與待黏結物之間的黏結力。所述第一奈米碳管結構作為雙面膠應用時，優選用於黏結具有乾淨平滑表面的物體，即所述待黏結物的待黏結表面為乾淨平滑的表面。所述乾淨平滑表面是指表面基本不含有雜質且表面粗糙度較小，優選的，所述乾淨平滑表面的表面粗糙度小於等於1.0微米。所述待黏結物可以為乾淨平滑的玻璃、石英片、矽片、PET片等。由於所述第一奈米碳管結構作為雙面膠時僅通過凡得瓦力將物體黏結在一起，當黏結在一起的物體之間需要分開時，只需要施加一定的力即可，該第一奈米碳管結構可以從物體表面去除乾淨，不會對物體表面造成傷害；而且當採用所述第一奈米碳管結構作為雙面膠黏結物體時，如果黏結的位置不是很準確可以隨時進行調整。
本發明第二實施例提供一種第二奈米碳管結構作為雙面膠的應用，該第二奈米碳管結構用於將兩個物體黏結於一體。本實施例中的第二奈米碳管結構與第一實施例中的第一奈米碳管結構基本相同，其不同僅在於，本實施例中的超順排奈米碳管膜由複數個基本朝同一方向延伸的奈米碳管組成，該複數個奈米碳管在其延伸方向上首尾相連。
本實施例中的複數個奈米碳管為純奈米碳管，純奈米碳管是指奈米碳管未經過任何物理、化學等修飾，奈米碳管的表面純淨（純淨度達到99.9%以上），基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。
本發明第三實施例提供一第三奈米碳管結構作為雙面膠的應用，該第三奈米碳管結構用於將兩個物體黏結於一體。本實施例中的第三奈米碳管結構與第一實施例中的第一奈米碳管結構基本上相同，其不同僅在於，該第三奈米碳管結構由複數個奈米碳管組成，該複數個奈米碳管首尾相連且沿同一方向延伸，且延伸方向平行於雙面膠的長度方向，所述複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互連接。
本實施例中的複數個奈米碳管為純奈米碳管，純奈米碳管是指奈米碳管未經過任何物理、化學等修飾，奈米碳管的表面純淨（純淨度達到99.9%以上），基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。
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‧‧‧超順排奈米碳管膜 100‧‧‧奈米碳管
圖1為為本發明實施例提供的超順排奈米碳管膜的俯視結構示意圖。
圖2為本發明實施例提供的超順排奈米碳管膜的掃描電子顯微鏡照片。
圖3為本發明實施例提供的奈米碳管結構包括8層超順排奈米碳管膜時的掃描電子顯微鏡照片。
圖4為本發明實施例提供的奈米碳管結構包括50層超順排奈米碳管膜時的掃描電子顯微鏡照片。
圖5為本發明實施例提供的奈米碳管結構包括至少兩層超順排奈米碳管膜時的結構示意圖。
圖6為本發明實施例提供的矽片表面張力隨奈米碳管結構中超順排奈米碳管層數的變化曲線。
圖7為本發明實施例提供的熱氧化矽片表面張力隨奈米碳管結構中超順排奈米碳管層數的變化曲線。
無
10‧‧‧超順排奈米碳管膜
100‧‧‧奈米碳管

Claims (10)

  1. 一種奈米碳管結構作為雙面膠的應用，其中，該奈米碳管結構用於將兩個物體黏結於一體，該奈米碳管結構包括一第一黏結面及一第二黏結面，第一黏結面和第二黏結面相對設置；該奈米碳管結構由至少一層超順排奈米碳管膜組成，該至少一層超順排奈米碳管膜包括複數個奈米碳管，該複數個奈米碳管的延伸方向基本相同且通過范德華力相互連接，該延伸方向平行於所述第一黏結面和第二黏結面。
  2. 如請求項1所述的奈米碳管結構作為雙面膠的應用，其中，所述奈米碳管結構作為雙面膠的應用溫度範圍為-196℃～1000℃。
  3. 如請求項1所述的奈米碳管結構作為雙面膠的應用，其中，所述奈米碳管結構由5~30層超順排奈米碳管膜重疊且平行組成。
  4. 如請求項3所述的奈米碳管結構作為雙面膠的應用，其中，所述奈米碳管結構由10~15層超順排奈米碳管膜重疊且平行組成。
  5. 如請求項1所述的奈米碳管結構作為雙面膠的應用，其中，所述超順排奈米碳管膜中的複數個奈米碳管為純奈米碳管。
  6. 如請求項1所述的奈米碳管結構作為雙面膠的應用，其中，所述第一黏結面以及第二黏結面僅通過范德華力與物體黏結。
  7. 如請求項1所述的奈米碳管結構作為雙面膠的應用，其中，所述超順排奈米碳管膜由複數個基本朝同一方向延伸的奈米碳管組成，該複數個奈米碳管在其延伸方向上首尾相連。
  8. 如請求項1所述的奈米碳管結構作為雙面膠的應用，其中，對黏結於一體的兩個物體施加一外力，該黏結於一體的兩個物體分開，且所述奈米碳管結構從物體表面去除乾淨。
  9. 如請求項1所述的奈米碳管結構作為雙面膠的應用，其中，用於黏結待黏結表面為乾淨平滑表面的物體。
  10. 一種奈米碳管結構作為雙面膠的應用，其中，該奈米碳管結構用於將兩個物體黏結於一體，該奈米碳管結構由複數個奈米碳管組成，該複數個奈米碳管首尾相連且沿同一方向延伸，且延伸方向平行於雙面膠的長度方向，所述複數個奈米碳管通過范德華力相互連接。
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