專利名稱：熱發(fā)射電子源的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱發(fā)射電子源及其制備方法，尤其涉及一種基于碳納米 管的熱發(fā)射電子源及其制備方法。
背景技術：
熱電子發(fā)射是把物體加熱到足夠高的溫度，物體內部電子的能量隨著溫 度的升高而增大，其中一部分電子的能量大到足以克服阻礙它們逸出的障礙， 即逸出功，而由物體內進入真空。在熱電子發(fā)射過程中，發(fā)射電子的物體被
稱為熱發(fā)射電子源。良好的熱發(fā)射電子源的材料應滿足下列要求其一，逸 出功低，熔點高，蒸發(fā)率??；其二，具有良好的機械性能，尤其是高溫性能； 其三，良好的化學穩(wěn)定性。普通熱電子源材料通常采用純金屬材料、硼化物 材料或者氧化物材料。
采用純金屬材料制備熱發(fā)射電子源時通常將這些材料通過一定方法加工 成帶狀、絲狀、薄膜狀或網(wǎng)狀，使其具有較高的比表面積。純鴒絲為傳統(tǒng)的 也是最常見的熱發(fā)射電子源，由許多纖維狀的長條微晶組成。這種熱發(fā)射電 子源在應用時，由于純鴒絲被加熱到高溫再冷卻后會產生再結晶，其晶粒由 原來的細長纖維變?yōu)閴K狀結晶，這樣一來鴒絲變脆極易斷裂，大大影響了其 作為熱發(fā)射電子源的壽命。
采用硼化物材料或金屬氧化物材料制備熱發(fā)射電子源時，通常將這些材 料的粉末配制成漿料或溶液，涂敷或等離子噴涂到耐熔基金屬基底表面，形 成熱發(fā)射電子源。這樣制備的熱發(fā)射電子源中涂層和金屬基底結合不牢固， 容易脫落。
碳納米管(Carbon Nanotube, CNT)是一種新型碳材料，請參見"Helical Microtubules of Graphitic Carbon", S. Iijima， Nature, vol.354, p56 (1991)。碳纟內 米管具有極優(yōu)異的導電性能、良好的化學穩(wěn)定性和大的長徑比，且具有較高 的機械強度，因而碳納米管在熱發(fā)射真空電子源領域具有潛在的應用前景。 柳鵬等人提供 一 種基于碳納米管的熱發(fā)射電子源，請參見"Thermionic
4emission and work function of multiwalled carbon nanotube yarns", Peng Liu et al, PHYSICAL REVIEW B, Vol73, P235412-l(2006)。該熱發(fā)射電子源為石友納 米管長線，由于碳納米管具有較高的機械強度，因此該熱發(fā)射電子源具有較 長的壽命，但是，由于碳納米管具有較高的逸出功(4.54-4.64電子伏)，所 以該熱發(fā)射電子源發(fā)射效率較低，難以在較低的溫度下獲得較高的熱發(fā)射電 流密度。
因此，確有必要提供一種熱發(fā)射電子源的其制備方法，該方法制備的熱 發(fā)射電子源壽命較長具有較低逸出功，且發(fā)射效率較高。

發(fā)明內容
一種熱發(fā)射電子源的制備方法，其包括以下步驟制備一碳納米管薄膜； 提供一含有低逸出功材料或低逸出功材料前驅物的溶液，采用此溶液浸潤上 述碳納米管薄膜；采用機械方法處理浸潤后的碳納米管薄膜形成一碳納米管 絞線；烘干該碳納米管絞線；激活烘干后的碳納米管絞線，得到熱發(fā)射電子 源。
與現(xiàn)有技術相比較，本技術方案所提供的熱發(fā)射電子源的制備方法制備 出的熱發(fā)射電子源由于低逸出功材料填充于碳納米管絞線內，與碳納米管絞 線結合牢固，不易脫落，因此本技術方案所提供的熱發(fā)射電子源的制備方法 制備的熱發(fā)射電子源壽命較長，且低逸出功材料可以使該熱發(fā)射電子源在較 低的溫度下發(fā)射電子，因此本技術方案所提供的熱發(fā)射電子源的制備方法制 備的熱發(fā)射電子源發(fā)射效率較高。


圖1是本技術方案實施例的熱發(fā)射電子源的結構示意圖。
圖2是本技術方案實施例的熱發(fā)射電子源的掃描電鏡照片。
圖3是本技術方案實施例的熱發(fā)射電子源的制備方法的流程圖。
具體實施例方式
以下將結合附圖詳細說明本技術方案熱發(fā)射電子源及其制備方法。 請參閱圖1，本技術方案實施例提供一種熱發(fā)射電子源10,包括一碳納
5米管絞線12，該熱發(fā)射電子源IO進一步包括多個低逸出功材料顆粒14，其 中，該多個低逸出功材料顆粒14部分填充于該碳納米管絞線12內、部分附 著在該碳納米管絞線12表面且均勻分布，即，該低逸出功材料顆粒14均勻 分布于碳納米管絞線12內部或表面。
可選擇地，上述熱發(fā)射電子源IO進一步包括一第一電極16和一第二電 極18,第一電極16和一第二電極18間隔設置于熱發(fā)射電子源10的兩端， 并與熱發(fā)射電子源IO的兩端電性連接，可通過導電膠將熱發(fā)射電子源10的 兩端分別粘附于第一電極16和一第二電極18上。所述電極材料可選擇為金、 銀、銅、碳納米管或石墨等導電物質，所述第一電極16和第二電極18的具 體結構不限，本實施例中，所述第一電極16和第二電才及18優(yōu)選為一長方體 結構的銅塊，熱發(fā)射電子源10的兩端分別通過銀膠粘附于第一電極16和第 二電極18上，實現(xiàn)熱發(fā)射電子源10與第一電極16和第二電極18的電性連 接。第一電極16和第二電極18用于使熱發(fā)射電子源10與外部電路電連接， 使熱發(fā)射電子源10在應用時更加方^_。
所述的碳納米管絞線12包括多個相互纏繞的碳納米管，碳納米管在碳 納米管絞線12中均勻分布，該碳納米管之間通過范德華力緊密結合。該碳 納米管絞線12的直徑為20微米-1毫米。該碳納米管絞線12中的碳納米管 為單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管或其任意組合的混合物。所 述單壁碳納米管的直徑為0.5-50納米，雙壁碳納米管的直徑為1-50納米， 多壁碳納米管的直徑為1.5-50納米，碳納米管的長度均為10微米-5000微米。
所述低逸出功材料顆粒14為氧化鋇顆粒、氧化鍶顆粒、氧化釣顆粒、 硼化釷顆粒、硼化釔顆?；蚱淙我饨M合的混合物，該低逸出功材料顆粒14 的直徑為10納米-10(H效米。
請參閱圖2，所述低逸出功材料顆粒14至少部分填充于碳納米管絞線 12內部。低逸出功材料顆粒14的質量為碳納米管絞線12的質量的50%-90%。 可以理解，逸出功材料顆粒14與碳納米管絞線12的結構關系包括以下三種 同時存在的情況其一，當逸出功材料顆粒14的直徑小于碳納米管絞線12 的直徑時，該逸出功材^F顆粒14可完全填充于^^納米管絞線12的內部；其 二，低逸出功材料顆粒14的一部分填充于碳納米管絞線12的內部，逸出功 材料顆粒14另一部分在碳納米管絞線12的表面；其三一些逸出功材料顆粒
614也可完全分布在碳納米管絞線12的表面。由于低逸出功材料顆粒14至少 部分填充于碳納米管絞線12內部，因此，低逸出功材料顆粒14與碳納米管 絞線12結合較為牢固。熱發(fā)射電子源IO發(fā)射電子時的溫度與低逸出功材料 顆粒14的質量有關。低逸出功材料顆粒14的質量越大，熱發(fā)射電子源10 發(fā)射電子時的溫度越低，低逸出功材料顆粒14的質量越小，熱發(fā)射電子源 IO發(fā)射電子時的溫度越高。本技術方案所提供的熱發(fā)射電子源IO的最低發(fā) 射溫度可為800°C。
進一步地，兩個或兩個以上的至少內部填充有低逸出功材料顆粒14的 碳納米管絞線12可相互扭曲纏繞形成一熱發(fā)射電子源10,該熱發(fā)射電子源 IO具有更大的直徑，方便應用于宏觀領域，且該熱發(fā)射電子源IO強度更大， 壽命較長。
進一步地，兩個或兩個以上的至少內部填充有低逸出功材料顆粒14的 碳納米管絞線12可相互扭曲纏繞形成一熱發(fā)射電子源10,該熱發(fā)射電子源 IO具有更大的直徑，方便應用于宏觀領域，且該熱發(fā)射電子源IO強度更大， 壽命較長。
應用時，在熱發(fā)射電子源IO的兩端加一定的電壓，或在第一電極16和 第二電極18之間施加一定的電壓，該電壓使碳納米管絞線12中產生電流， 由于焦耳熱的作用，使碳納米管絞線12逐漸升溫，碳納米管絞線12將熱量 傳遞給低逸出功材料顆粒14，該低逸出功材料顆粒14內部的電子隨著溫度 的升高能量逐漸增加，當熱發(fā)射電子源IO的溫度達到80(TC左右時，電子的 能量超出低逸出功材料顆粒14的逸出功，便從該低逸出功材料顆粒14內逸 出，即該熱發(fā)射電子源IO發(fā)射出電子。
本技術方案所提供的熱發(fā)射電子源IO存在以下優(yōu)點其一，熱發(fā)射電 子源10中的低逸出功材料顆粒14使該熱發(fā)射電子源IO開始發(fā)射電子的溫 度降低，提高了熱發(fā)射電子源IO的熱發(fā)射效率；其二，逸出功材料顆粒14 填充于碳納米管絞線12內、附著在碳納米管絞線12表面且均勻分布，與碳 納米管絞線12結合牢固，不易脫落，因此該熱發(fā)射電子源10的壽命較長； 其三，由于碳納米管絞線12的比表面積較大，可使較多的逸出功材料顆粒 14填充于碳納米管絞線12內、附著在碳納米管絞線12表面且均勻分布(逸 出功材料顆粒14的質量為碳納米管絞線12的50%-90%)，顯著降低熱發(fā)射
7電子源IO發(fā)射電子時的溫度(可最低降至800°C)。
請參閱圖2,本技術方案實施例提供一種制備上述熱發(fā)射電子源10的方 法，具體包括以下步驟
步驟一制備一碳納米管薄膜。
該碳納米管薄膜的制備方法包括以下步驟
首先，提供一碳納米管陣列形成于一基底，優(yōu)選地，該陣列為定向排列 的碳納米管陣列。
本技術方案實施例提供的碳納米管陣列為單壁碳納米管陣列、雙壁碳納 米管陣列及多壁碳納米管陣列中的一種。該碳納米管陣列的制備方法采用化 學氣相沉積法，其具體步驟包括(a)提供一平整基底，該基底可選用P型 或N型硅基底，或選用形成有氧化層的硅基底，本技術方案實施例優(yōu)選為采 用4英寸的硅基底；(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。C-90(TC的空氣中退火約30分鐘-90分鐘；(d) 將處理過的基底置于反應爐中，在保護氣體環(huán)境下加熱到500°C-740°C,然 后通入碳源氣體反應約5分鐘-30分鐘，生長得到碳納米管陣列。該碳納米 管陣列為多個彼此平行且垂直于基底生長的碳納米管形成的純碳納米管陣 列。通過上述控制生長條件，該定向排列的碳納米管陣列中基本不含有雜質， 如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。
本技術方案實施例中碳源氣可選用乙炔、乙烯、曱烷等化學性質較活潑 的碳氫化合物，本技術方案實施例優(yōu)選的碳源氣為乙炔；保護氣體為氮氣或 惰性氣體，本技術方案實施例優(yōu)選的保護氣體為氬氣。
可以理解，本技術方案實施例提供的碳納米管陣列不限于上述制備方 法，也可為石墨電極恒流電弧放電沉積法、激光蒸發(fā)沉積法等等。
其次，利用上述碳納米管陣列制備一碳納米管薄膜。
碳納米管薄膜的制備方法分為兩種， 一種為絮化方法， 一種為擠壓方法。 絮化方法包括以下步驟
(一)采用刀片或其他工具將上述碳納米管陣列從基底刮落，獲得一碳 納米管原料。
所述的碳納米管原料中，碳納米管的長度大于IO微米。
8(二 )將上述碳納米管原料添加到一溶劑中并進行絮化處理獲得一碳納 米管絮狀結構，將上述碳納米管絮狀結構從溶劑中分離，并對該碳納米管絮 狀結構定型處理以獲得一碳納米管薄膜。
本技術方案實施例中，溶劑可選用水、易揮發(fā)的有機溶劑等。絮化處理 可通過采用超聲波分散處理或高強度攪拌等方法。優(yōu)選地，本技術方案實施
例采用超聲波分散10分鐘-30分鐘。由于碳納米管具有極大的比表面積，相 互纏繞的碳納米管之間具有較大的范德華力。上述絮化處理并不會將該碳納 米管原料中的碳納米管完全分散在溶劑中，碳納米管之間通過范德華力相互 吸引、纏繞，形成網(wǎng)絡狀結構。
本技術方案實施例中，所述的分離碳納米管絮狀結構的方法具體包括以 下步驟將上述含有碳納米管絮狀結構的溶劑倒入一放有濾紙的漏斗中；靜 置干燥 一 段時間從而獲得 一 分離的碳納米管絮狀結構。
本技術方案實施例中，所述的碳納米管絮狀結構的定型處理過程具體包 括以下步驟將上述碳納米管絮狀結構置于一容器中；將該碳納米管絮狀結 構按照預定形狀攤開；施加一定壓力于攤開的碳納米管絮狀結構；以及，將 該碳納米管絮狀結構中殘留的溶劑烘干或等溶劑自然揮發(fā)后獲得一碳納米 管薄膜。
可以理解，本技術方案實施例可通過控制該碳納米管絮狀結構攤開的面 積來控制該碳納米管薄膜的厚度和面密度。碳納米管絮狀結構攤開的面積越 大，則該碳納米管薄膜的厚度和面密度就越小。本技術方案實施例中獲得的 碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜的厚度為l微米-2毫米。
另外，上述分離與定型處理碳納米管絮狀結構的步驟也可直接通過抽濾 的方式實現(xiàn)，具體包括以下步驟提供一微孔濾膜及一抽氣漏斗；將上述含 有碳納米管絮狀結構的溶劑經(jīng)過該微孔濾膜倒入該抽氣漏斗中；抽濾并干燥 后獲得一碳納米管薄膜。該微孔濾膜為一表面光滑、孔徑為0.22微米的濾膜。 由于抽濾方式本身將提供一較大的氣壓作用于該碳納米管絮狀結構，該碳納 米管絮狀結構經(jīng)過抽濾會直接形成一均勻的碳納米管薄膜。且，由于微孔濾 膜表面光滑，該碳納米管薄膜容易剝離。
上述碳納米管薄膜中包括相互纏繞的碳納米管，所述碳納米管之間通過 范德華力相互吸引、纏繞，形成網(wǎng)絡狀結構，因此該碳納米管薄膜具有很好
9的韌性。該碳納米管薄膜中，碳納米管為各向同性，均勻分布，無規(guī)則排列。 所述的采用擠壓方法制備碳納米管薄膜的過程為采用 一施壓裝置，擠壓
上述碳納米管陣列獲得一碳納米管薄膜，其具體過程為:
該施壓裝置施加一定的壓力于上述碳納米管陣列上。在施壓的過程中， 碳納米管陣列在壓力的作用下會與生長的基底分離，從而形成由多個碳納米 管組成的具有自支撐結構的碳納米管薄膜，且所述的多個碳納米管基本上與 碳納米管薄膜的表面平行。本技術方案實施例中，施壓裝置為一壓頭，壓頭 表面光滑，壓頭的形狀及擠壓方向決定制備的碳納米管薄膜中碳納米管的排 列方式。具體地，當采用平面壓頭沿垂直于上述碳納米管陣列生長的基底的 方向擠壓時，可獲得碳納米管為各向同性排列的碳納米管薄膜；當采用滾軸 狀壓頭沿某一 固定方向碾壓時，可獲得碳納米管沿該固定方向取向排列的碳 納米管薄膜；當采用滾軸狀壓頭沿不同方向碾壓時，可獲得碳納米管沿不同 方向取向排列的碳納米管薄膜。
可以理解，當采用上述不同方式擠壓上述的碳納米管陣列時，碳納米管 會在壓力的作用下傾倒，并與相鄰的碳納米管通過范德華力相互吸引、連接 形成由多個碳納米管組成的具有自支撐結構的碳納米管薄膜。所述的多個碳 納米管與該碳納米管薄膜的表面基本平行并為各向同性或沿一固定方向取 向或不同方向取向排列。另外，在壓力的作用下，碳納米管陣列會與生長的 基底分離，從而使得該碳納米管薄膜容易與基底脫離。
本技術領域技術人員應明白，上述碳納米管陣列的傾倒程度(傾角)與 壓力的大小有關，壓力越大，傾角越大。制備的碳納米管薄膜的厚度取決于 碳納米管陣列的高度以及壓力大小。碳納米管陣列的高度越大而施加的壓力 越小，則制備的碳納米管薄膜的厚度越大；反之，碳納米管陣列的高度越小 而施加的壓力越大，則制備的碳納米管薄膜的厚度越小。該碳納米管薄膜的 寬度與碳納米管陣列所生長的基底的尺寸有關，該碳納米管薄膜的長度不 限，可根據(jù)實際需求制得。本技術方案實施例中獲得的碳納米管薄膜，該碳 納米管薄膜的厚度為1微米-2毫米。
上述碳納米管薄膜中包括多個沿同一方向或擇優(yōu)取向排列的碳納米管， 所述碳納米管之間通過范德華力相互吸，因此該碳納米管薄膜具有很好的韌 性。該碳納米管薄膜中，碳納米管均勻分布，規(guī)則排列。
10可以理解，本技術方案實施例中該碳納米管薄膜可根據(jù)實際應用切割成 預定的形狀和尺寸，以擴大其應用范圍。
步驟二，提供一含有低逸出功材料或者低逸出功材料前驅物的溶液，采 用此溶液浸潤上述碳納米管薄膜。
通過試管將溶液不斷液滴落在碳納米管薄膜表面l秒-0.5分鐘，或者將 碳納米管薄膜浸入溶液中1秒-0.5分鐘。
所述低逸出功材料的前驅物為可在一定溫度下分解生成相應低逸出功 材料的物質，如低逸出功材料屬于金屬氧化物時，則低逸出功材料前驅物可 選用該金屬氧化物所對應的鹽類。
所述溶液的溶劑的具體成分不限，其可以溶解低逸出功材料的前驅物形 成溶液即可，該溶劑包括水、乙醇、曱醇、丙酮或其混合物。
所述低逸出功材料的前驅物包括硝酸鋇、硝酸鍶或硝酸4丐等可形成低溢 出功材料的物質。
本實施例中，所述溶液的溶質優(yōu)選為硝酸鋇、硝酸鍶和硝酸鉤的混合物， 其摩爾比優(yōu)選為1:1:0.05,溶劑優(yōu)選為體積比為1:1的去離子水與乙醇的混 合物。氧化鍶顆粒和氧化鉤顆粒可降低熱發(fā)射電子源10的逸出功和熱發(fā)射 電子源10在高溫工作時氧化鋇顆粒的蒸發(fā)率，且可以提高該熱發(fā)射電子源 IO的抗燒結能力。
溶液浸潤后的碳納米管薄膜中，溶液包覆在碳納米管薄膜中碳納米管的 表面。
步驟三采用機械方法處理浸潤后的碳納米管薄膜形成一碳納米管絞線12。
將碳納米管薄膜的一端粘附于一工具上，以一定的速度旋轉該工具，將
該碳納米管薄膜擰成一碳納米管絞線12。
可以理解，上述工具的旋轉方式不限，可以正轉，也可以反轉。 本實施例中，所述工具為一紡紗軸，將該碳納米管薄膜的一端與紡紗軸
結合后，以200轉/分鐘速度正轉該紡紗軸3分鐘，即得到一碳納米管絞線12。
在上述機械方法處理碳納米管薄膜的過程中，由于碳納米管薄膜中的碳 納米管的表面包覆有含有低逸出功材料或者低逸出功材料前驅物的溶液，因
ii此，經(jīng)過機械方法處理碳納米管薄膜得到碳納米管絞線12后，該溶液填充 于碳納米管絞線12的內部或分布在碳納米管絞線12的表面。 步驟四烘干該碳納米管絞線12。
將上述的碳納米管絞線12放置于空氣中，在100-400。C下烘干該碳納米 管絞線12。本實施例中，將上述碳納米管絞線12置于空氣中，在溫度為100 。C下烘干10分鐘-2小時。在此過程中，填充于碳納米管絞線12內或分布于 碳納米管絞線12表面的溶液中的溶劑完全揮發(fā)，溶質以顆粒的形式填充于 碳納米管絞線12內、附著在碳納米管絞線12表面且均勻分布于碳納米管絞 線12的內部和表面?？梢岳斫?，
本實施例中，浸潤在碳納米管絞線12中的硝酸鋇、硝酸鍶和硝酸鈣的 混合溶液的溶劑完全揮發(fā)，溶質硝酸鋇、硝酸鍶和硝酸釣以顆粒的形式填充 于碳納米管絞線12內、附著在碳納米管絞線12表面且均勻分布。
步驟五激活上述烘干后的碳納米管絞線12，即得到熱發(fā)射電子源10。
將上述烘干后的碳納米管絞線12放置于一壓強為1 x 10-2帕-1 x 10"帕 真空系統(tǒng)中，在碳納米管絞線的兩端施加電壓，使該>碳納米管絞線的溫度達 到800-1400。C,持續(xù)l分鐘-l小時，得到熱發(fā)射電子源10。
本實施例中，將上述烘干后的碳納米管絞線12置于壓強為lxi()4帕的 真空系統(tǒng)中，在該碳納米管絞線12的兩端施加電壓，使碳納米管絞線12的 溫度達到1000。C,持續(xù)20分鐘。通常，溫度越高時，所需激活時間越短。 在此過程中，硝酸鋇顆粒、硝酸鍶顆粒和硝酸釣顆粒分解生成氧化鋇顆粒、 氧化鍶顆粒和氧化鈣顆粒，其直徑為IO納米-IO(H效米，填充于碳納米管絞 線12內、附著在碳納米管絞線12表面且均勻分布。真空高溫環(huán)境可除去該 碳納米管絞線12表面的氣體，該氣體包括水蒸氣、二氧化碳等。將該碳納 米管絞線12從真空系統(tǒng)中取出，即得到熱發(fā)射電子源10。
激活的目的是為了降低熱發(fā)射電子源IO的逸出功，可以使其在較低的 溫度下發(fā)射電子。
可選擇地，上述熱發(fā)射電子源10的制備方法還可進一步包括一將至少 兩個激活后的碳納米管絞線12通過機械外力檸成一絞線結構的熱發(fā)射電子 源IO的步驟，該熱發(fā)射電子源10中，至少兩個石友納米管絞線12相互扭曲 纏繞。
12可選擇地，上述熱發(fā)射電子源10的制備方法還可進一步包括一將至少
一個激活后的碳納米管絞線12與至少一導線通過機械外力擰成一復合絞線 結構的熱發(fā)射電子源10的步驟，該熱發(fā)射電子源10中，碳納米管絞線12 與至少 一導線相互扭曲纏繞。
可選擇地，還可進一步包括一上述熱發(fā)射電子源10的兩端與第一電極 16和第二電極18分別電性連接的步驟，可以通過導電膠，將第一電極16 和第二電極18粘附于熱發(fā)射電子源10的兩端，與第一電極16和第二電極 18電性連接。
另外，本領域技術人員還可在本發(fā)明精神內做其他變化，當然，這些依 據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種熱發(fā)射電子源的制備方法，包括以下步驟制備一碳納米管薄膜；提供一含有低逸出功材料或者低逸出功材料前驅物的溶液，采用此溶液浸潤上述碳納米管薄膜；采用機械方法處理浸潤后的碳納米管薄膜形成一碳納米管絞線；烘干該碳納米管絞線；以及激活烘干后的碳納米管絞線，即得到熱發(fā)射電子源。
2. 如權利要求1所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述碳納米管 薄膜的制備方法包括絮化方法或擠壓方法。
3. 如權利要求2所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述絮化方法 制備石友納米管薄膜的過程包括以下步驟提供一碳納米管陣列；采用刀片或其他工具將上述碳納米管陣列從基底刮落，獲得一碳納米管原 料；將上述碳納米管原料添加到一溶劑中并進行絮化處理獲得一碳納米管絮狀 結構，將上述碳納米管絮狀結構從溶劑中分離，并對該碳納米管絮狀結構定 型處理以獲得一碳納米管薄膜。
4. 如權利要求2所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述擠壓方法 制備碳納米管薄膜的過程包括以下步驟提供一碳納米管陣列；采用一施壓裝置，擠壓上述碳納米管陣列獲得一碳納米管薄膜。
5. 如權利要求1所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的低逸出 功材料前驅物為硝酸鋇、硝酸鍶或硝酸鈣。
6. 如權利要求l所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的溶液的 溶劑為水、乙醇、甲醇、丙酮或其任意組合的混合物。
7. 如權利要求l所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的采用機 械方法處理浸潤后的碳納米管薄膜形成一碳納米管絞線的過程包括一采用機械外力將碳納米管薄膜擰成碳納米管絞線的步驟。
8. 如權利要求7所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的采用機 械外力將碳納米管薄膜擰成碳納米管絞線的過程包括以下步驟 提供一工具，將碳納米管薄膜的一端粘附于該工具上，以一定的速度旋轉該 工具并拉伸該碳納米管薄膜得到 一碳納米管絞線。
9. 如權利要求1所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的烘干碳 納米管絞線的過程包括以下步驟將上述的碳納米管絞線放置于空氣中，在 溫度為100。C-40(TC下，烘干該碳納米管絞線。
10. 如權利要求1所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的激活碳 納米管絞線的過程包括以下步驟將上述烘干后的碳納米管絞線;^置于一壓 強為1 x 10-2帕至1 x 10-6帕的真空系統(tǒng)中，在碳納米管絞線的兩端施加電壓， 使該碳納米管絞線的溫度達到800。C-140(TC，持續(xù)1分鐘-1小時。
11. 如權利要求1所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的低逸出 功材料為氧化鋇、氧化鍶、氧化鈣、硼化釷、硼化釔或其任意組合的混合物。
12. 如權利要求1所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，該熱發(fā)射電子 源的制備方法進一步包括一將所述的熱發(fā)射電子源的兩端與 一第 一 電極和 一第二電極分別電性連接的步驟。
13. 如權利要求12所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的第一 電極和第二電極的材料為金、銀、銅、碳納米管或石墨。
14. 如權利要求1所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，進一步包括一 將至少兩個激活后的碳納米管絞線通過機械外力擰成一絞線結構的熱發(fā)射 電子源的步驟。
15. 如權利要求1所述的熱發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，進一步包括一 將至少一個激活后的碳納米管絞線與至少一導線通過機械外力擰成一復合 絞線結構的熱發(fā)射電子源的步驟。
全文摘要
一種熱發(fā)射電子源的制備方法，其包括以下步驟制備一碳納米管薄膜；提供一含有低逸出功材料或低逸出功材料前驅物的溶液，采用此溶液浸潤上述碳納米管薄膜；采用機械方法處理浸潤后的碳納米管薄膜形成一碳納米管絞線；烘干該碳納米管絞線；激活烘干后的碳納米管絞線，得到熱發(fā)射電子源。
文檔編號H01J9/04GK101556888SQ200810066570
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權日2008年4月11日
發(fā)明者亮 劉, 劉長洪, 林 肖, 范守善 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司