本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域,具體而言,涉及超強碳納米管管束及其制備方法和包含該超強碳納米管管束的器件或裝置。
背景技術(shù):
碳納米管,又名巴基管,是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料。自1991年被日本科學(xué)家iijima報道以來(iijima,s.helicalmicrotubulesofgraphiticcarbon.nature354,56-58(1991)),碳納米管由于其優(yōu)異的性質(zhì),很快就成為納米領(lǐng)域研究的熱點。
碳納米管在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)甚至磁學(xué)、光學(xué)等多方面具有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景,其中一個非常重要的方面就是其具有優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)。cnts(碳納米管)全部是由碳原子之間通過sp2雜化形成的σ鍵構(gòu)成的,因而cnts在其軸向方向的力學(xué)強度非常驚人。理論和實驗研究表明(belytschko,t.,xiao,s.p.,schatz,g.c.&ruoff,r.s.atomisticsimulationsofnanotubefracture.physicalreviewbcondensedmatter65,121-121(2002);zhang,r.etal.growthofhalf-meterlongcarbonnanotubesbasedonschulz-florydistribution.acsnano7,6156-6161(2013)),cnts的密度僅為鋼鐵的1/6,但是其拉伸強度卻可超越100gpa,斷裂伸長率可達15%~20%,拉伸模量可達1tpa。
目前,在所發(fā)現(xiàn)的所有物質(zhì)中,碳納米管(cnts)是最有可能幫助人類實現(xiàn)太空天梯夢想的材料。不僅是太空天梯,防彈衣及飛行器等的制造也需要輕且強的纖維材料。現(xiàn)有技術(shù)中,將碳納米管作為航空航天材料應(yīng)用也有很多的研究,也有人嘗試過將多根碳納米管紡成纖維。
然而,目前由碳納米管所制備的宏觀材料所能夠達到的最高的強度只有8.8gpa(koziol,k.etal.high-performancecarbonnanotubefiber.science318,1892-1895(2007)),而且長度不到20mm,遠遠小于單根的強度(zhang,r.etal.growthofhalf-meterlongcarbonnanotubesbasedonschulz-florydistribution.acsnano7,6156-6161(2013))。結(jié)構(gòu)決定性能,很多微觀結(jié)構(gòu)方面的因素都會導(dǎo)致碳納米管宏觀體強度的下降。首先,在以往將碳納米管組裝成宏觀體的嘗試中,所使用的原料都是垂直陣列的碳納米管或者聚團的碳納米管,而這兩種碳納米管的宏觀體中都存在大量的結(jié)構(gòu)缺陷(zhu,l.,wang,j.&ding,f.thegreatreductionofacarbonnanotube'smechanicalperformancebyafewtopologicaldefects.acsnano(2016))、雜質(zhì)(im,y.-o.etal.utilizationofcarboxylicfunctionalgroupsgeneratedduringpurificationofcarbonnanotubefiberforitsstrengthimprovement.appliedsurfacescience392,342-349,doi:10.1016/j.apsusc.2016.09.060(2017))、混亂的取向(liu,q.etal.highlyaligneddensecarbonnanotubesheetsinducedbymultiplestretchingandpressing.nanoscale6,4338-4344,doi:10.1039/c3nr06704a(2014)),以及不連續(xù)的結(jié)構(gòu)(zhang,x.etal.strongcarbon-nanotubefibersspunfromlongcarbon-nanotubearrays.small3,244-248(2007))。而這些缺點都會導(dǎo)致碳納米管強度的下降,即使是對于直徑較小的碳納米管管束,在一般的實驗中也很難將毫米級長度碳納米管管束的拉伸強度提高到10gpa以上(pan,z.w.etal.tensiletestsofropesofverylongalignedmultiwallcarbonnanotubes.appliedphysicsletters74,3152-3154,doi:10.1063/1.124094(1999))。
在眾多不同的碳納米管中,超長碳納米管具有全同手性的完美原子結(jié)構(gòu)和宏觀長度,其實際性能與碳納米管理論上應(yīng)具有的超級性能最為接近,目前已報道的最長超長碳納米管長度可以達到55cm(具體可參見:zhang,r.etal.growthofhalf-meterlongcarbonnanotubesbasedonschulz-florydistribution.acsnano7,6156-6161(2013)),并且具有結(jié)構(gòu)完美、方向可控的特點。
為了進一步探索其在力學(xué)方面的應(yīng)用,特提出本發(fā)明。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的第一目的在于提供一種超強碳納米管管束,本發(fā)明碳納米管管束無雜質(zhì)、無缺陷、取向一致,且結(jié)構(gòu)超長連續(xù),同時還具有超高的強度。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述的超強碳納米管管束的制備方法,本發(fā)明方法具有制備步驟簡單,可操作性強,所制得的碳納米管管束強度高等優(yōu)點。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的,特采用以下技術(shù)方案:
一種超強碳納米管管束,所述碳納米管管束是由多根取向一致,結(jié)構(gòu)連續(xù)的超長碳納米管組成;
其中,所述超長碳納米管的直徑為0.7~5nm,長度為1mm~100cm,數(shù)量為2~50,000,000cnts/束。
可選的,本發(fā)明中,所述碳納米管管束是由初始應(yīng)力相近的多根超長納米管組成。
同時,本發(fā)明還提供了所述超強碳納米管管束的制備方法,所述方法包括如下步驟:
(a)將負載有催化劑、且?guī)в歇M槽的生長基底以及引流件置于反應(yīng)器中;
(b)向反應(yīng)器中通入還原氣體;
(c)通入碳源氣體和載氣混合氣體,并加熱反應(yīng);
(d)通入還原性氣體,并將反應(yīng)體系降溫,得到超長碳納米管管束;
(e)將表面生長有超長碳納米管管束的生長基底取出,將生長基底的狹槽處懸空的超長碳納米管管束以探針支撐;然后,對超長碳納米管管束進行預(yù)處理,并通過碳納米管的自發(fā)弛豫收縮自組裝,調(diào)整其所包含的多根超長碳納米管的初始應(yīng)力至近乎一致,即得本發(fā)明超強碳納米管管束。
可選的,本發(fā)明中,所述引流件設(shè)置于生長基底的兩側(cè)。
可選的,本發(fā)明中,所述引流件為楔形、圓柱形、棱錐性,或者棱柱形中的一種;
優(yōu)選的,所述引流件為石英、陶瓷、藍寶石,或者硅材質(zhì)的引流件。
可選的,本發(fā)明中,步驟(a)中所述催化劑為fe、mo、co、cu,或ni中的單一金屬,或者兩種及以上金屬的合金/混合催化劑;
優(yōu)選的,所述催化劑通過按壓、光刻蝕、旋涂、蒸鍍或者管壁預(yù)沉積負載于所述生長基底。
可選的,本發(fā)明中,步驟(c)中所述加熱反應(yīng)的溫度為800~1200℃,溫度波動范圍≤±1℃;
優(yōu)選的,加熱反應(yīng)過程中,反應(yīng)體系內(nèi)壓力為恒正壓,壓力波動范圍≤±1pa。
優(yōu)選的,所述碳源氣體為高純氣體,且硫化物濃度<0.3μl/l,砷化物濃度<0.3μl/l;
優(yōu)選的,加熱反應(yīng)過程中,反應(yīng)氣流為截面上均勻分布的穩(wěn)定氣流,徑向擾動≤±3mm。
可選的,本發(fā)明中,步驟(e)中所述預(yù)處理為破斷、松弛,或者抖動。
可選的,本發(fā)明中,所述調(diào)整的對象為纖維束、繩、帶、膜,或者紙中的至少一種。
進一步的,本發(fā)明還提供了包含所述超強碳納米管管束的器件或裝置。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果為:
(1)本發(fā)明超強碳納米管管束具有超高的拉伸強度,并能夠在超強納米纖維領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用;
(2)本發(fā)明制備步驟簡單,通過化學(xué)氣相沉積以及弛豫收縮自組裝即能夠制得具有無雜質(zhì)、無缺陷、取向一致、超長連續(xù),且具有超高強度的碳納米管管束,制備方法便捷,操作簡單,且產(chǎn)物純度高、性能優(yōu)異。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,以下將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
圖1為本發(fā)明實驗例1提供的制備方法獲得的超長碳納米管陣列的光學(xué)顯微鏡表征結(jié)果;
圖2為本發(fā)明實施例1提供的方法使用的裝置示意圖;其中,1-引流件,2-帶狹槽的硅片基底,3-懸空超長水平碳納米管管束;
圖3為本發(fā)明實施例1提供的制備方法獲得的超長碳納米管管束的光學(xué)顯微鏡表征結(jié)果;
圖4為本發(fā)明實施例1提供的制備方法獲得的超長碳納米管管束的拉曼峰數(shù)據(jù)圖像;
圖5為本發(fā)明實施例2提供的調(diào)整初始應(yīng)力的方法示意圖;a為對超長碳納米管管束破斷弛豫操作示意圖,b為超長碳納米管自發(fā)弛豫收縮自組裝調(diào)整初始應(yīng)力示意圖;
圖6為本發(fā)明實施例2調(diào)節(jié)初始應(yīng)力前后懸空超長水平碳納米管管束樣品拉曼峰數(shù)據(jù);
圖7為本發(fā)明實施例2提供的制備方法獲得的超強碳納米管管束的力學(xué)強度數(shù)據(jù)圖像。
具體實施方式
下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明的實施方案進行詳細描述,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解,下列實施例僅用于說明本發(fā)明,而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體條件者,按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者,均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
本發(fā)明所提供的超強碳納米管管束,是由多根超長連續(xù)碳納米管并列形成。其所包含的超長碳納米管的無雜質(zhì)、結(jié)構(gòu)完美、超長連續(xù)、取向一致性好,而且初始應(yīng)力相近。這種組成單元的特性,也使得由這些單元合并形成的超強碳納米管管束具有無雜質(zhì)、無缺陷、取向一致,超長連續(xù)的結(jié)構(gòu)特征,不僅可以呈現(xiàn)超長碳納米管自身所帶有的超強的抗拉強度,而且在調(diào)整初始應(yīng)力一致后,能夠具有更高的強度,在超強碳納米纖維領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊;
進一步的,本發(fā)明超強碳納米管管束的強度在毫米級長度上超30gpa;同時,其所包含的超長碳納米管的直徑為0.7~5nm,長度為1mm~100cm;進一步的,每束超強碳納米管管束中所包含的超長碳納米管根數(shù)為2~50,000,000根。
本發(fā)明超強碳納米管管束的制備方法,包括如下步驟:
(a)將負載有催化劑、且?guī)в歇M槽的生長基底以及引流件置于反應(yīng)器中;
步驟(a)中,所述催化劑可以為fe、mo、co、cu,或ni中一種的單一金屬催化劑,或者為兩種或更多種金屬所形成的合金/混合催化劑;
催化劑的負載可以采用按壓、光刻蝕、旋涂、蒸鍍或者管壁預(yù)沉積等方法進行;
生長基底帶有狹槽,因而能夠在狹槽處對所制得的中間體超長碳納米管管束進行操縱處理,得到所含超長碳納米管的初始應(yīng)力近乎一致的終產(chǎn)物;
引流件的應(yīng)用,能夠改變所通入的反應(yīng)氣流的方向,在氣流導(dǎo)向作用下漂浮生長的碳納米管會發(fā)生聚焦,形成超長碳納米管管束;如果不使用引流件,所得碳納米管會呈現(xiàn)水平陣列互相平行,無法形成管束;
引流件優(yōu)選的為兩個,并分別設(shè)置于生長基底沿進氣方向的兩側(cè);
更優(yōu)選的,所述引流件沿進氣方向設(shè)置,并在生長基底的兩側(cè)對稱平行設(shè)置;
進一步優(yōu)選的,所述引流件的一端(記為引流件a端)靠近生長基底朝向進氣口的一端(記為生長基底a端);同時,引流件a端可以與生長基底a端平行,或者在引流件a端進氣方向上稍落后于生長基底a端設(shè)置;
引流件的形狀可以為楔形、圓柱形、棱錐性,或者棱柱形中的一種,其材質(zhì)優(yōu)選的為石英、陶瓷、藍寶石,或者硅材質(zhì)。
(b)向反應(yīng)器中通入還原混合氣體,還原性氣體的通入能夠排出反應(yīng)體系中的空氣,避免氧氣、氮氣等對沉積反應(yīng)的影響;
同時,此步驟中,優(yōu)選的,所述還原性氣體為高純度氣體,更優(yōu)選的,其所包含的硫化物和砷化物濃度要控制在0.3μl/l以下;
(c)通入碳源氣體和載氣混合氣體,并加熱反應(yīng);
碳源氣體優(yōu)選的為高純氣體,其硫化物和砷化物濃度要控制在0.3μl/l以下;更優(yōu)選的,所述碳源氣體為甲烷、乙烷、乙烯、乙醇、丙烯,或者一氧化碳中的一種或幾種的混合碳源氣體;
同時,載氣也優(yōu)選的為高純氣體,其所包含的硫化物和砷化物濃度也優(yōu)選的要控制在0.3μl/l以下;更優(yōu)選的,所述載氣為氫氣與氮氣、氬氣,或者氖氣中的一種或幾種的混合載氣;
在此步驟反應(yīng)過程中,優(yōu)選要保持反應(yīng)體系內(nèi)全程中均為恒正壓,壓力波動范圍≤±1pa;
反應(yīng)溫度優(yōu)選的為800~1200℃,同時,溫度波動范圍≤±1℃;
進一步優(yōu)選的,加熱反應(yīng)過程中,反應(yīng)氣流為截面上均勻分布的穩(wěn)定氣流,徑向擾動≤±3mm;
(d)通入還原性氣體,并將反應(yīng)體系降溫,得到超長碳納米管管束;
在加熱反應(yīng)結(jié)束后,向反應(yīng)體系內(nèi)通入還原性氣體,并在此過程中將體系的溫度降至室溫,通入的還原性氣體能夠避免生成的碳納米管在降溫過程中被燒蝕;
此步驟所得到的超長碳納米管管束所含的超長碳納米管幾乎均為不同程度的繃緊狀態(tài),各超長碳納米管的初始應(yīng)力并不相同,因而需要進一步的處理,才能夠得到具有優(yōu)良特性的本發(fā)明超強碳納米管管束;
(e)將表面生長有超長碳納米管管束的生長基底取出,然后將生長基底的狹槽處懸空的超長碳納米管管束以探針支撐;然后,對超長碳納米管管束進行預(yù)處理,并通過碳納米管的自發(fā)弛豫收縮自組裝,調(diào)整其所包含的多根超長碳納米管的初始應(yīng)力至近乎一致,即得本發(fā)明超強碳納米管管束;
步驟(d)制得的超長碳納米管管束中各超長碳納米管的初始應(yīng)力并不相同,因而,需要進一步對超長碳納米管管束進行處理,使得其所包含的多根超長碳納米管的初始應(yīng)力基本一致,進而提高納米管管束的機械性能;
此步驟中,可以將生長有懸空超長碳納米管管束的生長基底取出,并將其置于微納米探針操縱臺上;然后,在生長基底的狹槽處,用1~2個探針支撐懸空的超長碳納米管管束,并進行預(yù)處理;
同時,所述預(yù)處理可以為破斷、松弛,或者抖動,即在支撐處將超長碳納米管管束破斷,又或者對其進行松弛處理,甚至將其輕微抖動。經(jīng)過預(yù)處理,可以利用超長碳納米管管束的自發(fā)弛豫收縮和自組裝,從而自發(fā)性的調(diào)整至各超長碳納米管的初始應(yīng)力基本一致,并得到本發(fā)明超強碳納米管管束;
進一步的,這種利用碳納米管自發(fā)弛豫收縮和自組裝的特性來提升組裝體整體強度的方法,實際上也適用于其他碳納米管宏觀體。碳納米管組成的纖維束、繩、帶、膜,或者紙等,都可以采用類似的預(yù)處理方法,調(diào)整材料中碳納米管的初始應(yīng)力至基本一致,進而提高材料的強度;
優(yōu)選的,所述預(yù)處理為破斷,進一步優(yōu)選的,可以在生長基底的狹槽處,使用兩個探針支撐懸空的超長碳納米管管束,并于兩探針的兩端,將管束破斷,使其自發(fā)馳預(yù)收縮自組裝調(diào)整初始應(yīng)力近乎一致即可得超強碳納米管管束;
進一步的,為了便于對超長碳納米管管束的觀察和預(yù)處理,可以首先在超長碳納米管管束上負載二氧化鈦小顆粒,這樣就能夠更容易的在光學(xué)顯微條件下對超長碳納米管管束進行識別和預(yù)處理,而且小顆??梢越?jīng)過后期處理消除而不影響碳納米管的性能(zhang,r.etal.opticalvisualizationofindividualultralongcarbonnanotubesbychemicalvapourdepositionoftitaniumdioxidenanoparticles.naturecommunications4,(2013).);
此外,由于反應(yīng)得到的超長碳納米管管束可以形成纖維束、繩、帶、膜,或者紙等宏觀體,因而,預(yù)處理的對象也可以為纖維束、繩、帶、膜,或者紙。
同樣的,本發(fā)明還可以提供包含本發(fā)明超強碳納米管管束的器件或裝置,所述器件或裝置具體的可以為電子元器件,或者高強度材料,例如航空航天材料,微納米飛輪儲能材料,防彈衣,高性能網(wǎng)球拍等。
實驗例1:向反應(yīng)體系不放入引流件制備超長碳納米管
(1)將按壓有0.03mfecl3催化劑的乙醇溶液的帶狹槽硅片基底放置在基板或石英舟中,置于加熱爐反應(yīng)器內(nèi)。
(2)向反應(yīng)器內(nèi)通入200sccm的氬氣和氫氣的混合氣(ar:h2=1:2,v/v)作為保護性氣體,并開始升溫,當(dāng)溫度升至900~1010℃后,恒溫20min。接著進入反應(yīng)階段,通入75sccm甲烷和氫氣混合氣(h2:ch4=2:1,v/v)以及0.43%的水蒸汽開始超長碳納米管制備反應(yīng),反應(yīng)時間10min~2h。
(3)當(dāng)反應(yīng)結(jié)束,進入冷卻階段,改通入200sccm的氬氣和氫氣的混合氣(ar:h2=1:2,v/v)以防止碳管在降溫過程被燒蝕。當(dāng)溫度降至室溫后,得到超長水平碳納米管。
圖1為實驗例1所獲得的懸空超長水平陣列碳納米管樣品光學(xué)表征結(jié)果。由光學(xué)顯微鏡表征結(jié)果可知,采用實驗例1的不向反應(yīng)體系中放入引流件制備超長碳納米管的方法,所得到的產(chǎn)物為彼此平行的結(jié)構(gòu)完美的(通過圖1b瑞利散射表征結(jié)果厘米級純色不變可以得到結(jié)構(gòu)完美特性)厘米級超長碳納米管水平陣列。
實施例1:向反應(yīng)體系放入引流件制備超長碳納米管管束
(1)如圖2所示,將按壓有0.03mfecl3催化劑的乙醇溶液的帶狹槽的硅片基底2以及引流件1放置在基板或石英舟中,置于加熱爐反應(yīng)器內(nèi)。
(2)向反應(yīng)器內(nèi)通入200sccm的氬氣和氫氣的混合氣(ar:h2=1:2,v/v)作為保護性氣體,并開始升溫,當(dāng)溫度升至900~1010℃后,恒溫20min。接著進入反應(yīng)階段,通入75sccm甲烷和氫氣混合氣(h2:ch4=2:1,v/v)以及0.43%的水蒸汽開始超長碳納米管制備反應(yīng),反應(yīng)時間10min~2h。
(3)當(dāng)反應(yīng)結(jié)束,進入冷卻階段,改通入200sccm的氬氣和氫氣的混合氣(ar:h2=1:2,v/v)以防止碳管在降溫過程被燒蝕。當(dāng)溫度降至室溫后,小心取出樣品,得到懸空超長水平碳納米管管束3。
圖3為實施例1所獲得的懸空超長水平碳納米管管束3的光學(xué)表征結(jié)果。由光學(xué)顯微鏡表征結(jié)果可知,采用本發(fā)明帶有狹槽基底的反應(yīng)體系中放入引流件的方法,可以獲得懸空的超長碳納米管管束。
圖4為實施例1所獲得的懸空超長水平碳納米管管束3的拉曼峰數(shù)據(jù)。碳納米管的特征峰位于1500~1600cm-1,稱為g峰,位移在1300~1400cm-1的特征峰稱為d峰,一般常用d峰來反映碳納米管結(jié)構(gòu)缺陷程度;
由圖4中拉曼峰數(shù)據(jù)可知,碳納米管管束上在1200~1400cm-1處幾乎沒有d峰,說明所制備的碳納米管管束具有完美結(jié)構(gòu)。另一方面,拉曼g峰會隨著應(yīng)變的增加成比例向低頻移動(chang,c.c.etal.strain-induceddbandobservedincarbonnanotubes.nanoresearch5,854-862(2012)),由拉曼測試結(jié)果可知,管束中的碳納米管幾乎不同程度均為繃緊的狀態(tài),這為后續(xù)的松弛自組裝超強碳納米管管束提供了便利。
實施例2:通過調(diào)節(jié)初始應(yīng)力一致獲得超強碳納米管管束
在超長碳納米管管束樣品上負載二氧化鈦小顆粒(具體方法可參見:zhang,r.etal.opticalvisualizationofindividualultralongcarbonnanotubesbychemicalvapourdepositionoftitaniumdioxidenanoparticles.naturecommunications4,(2013)),然后,將生長有超長碳納米管管束的生長基底置于微納米探針臺下,并在生長基底的一個狹槽處,利用兩探針在狹槽的中部將懸空碳管束托住,然后,在兩探針兩端將管束破斷,使其自發(fā)弛豫收縮自組裝調(diào)整初始應(yīng)力近乎一致即可得超強碳納米管管束;
超長碳納米管管束的破斷操作以及其自發(fā)弛豫收縮自組裝調(diào)整初始應(yīng)力的示意圖分別參見圖5a和圖5b;
圖6為實施例2調(diào)節(jié)初始應(yīng)力前后懸空超長水平碳納米管管束樣品拉曼峰數(shù)據(jù)。由拉曼數(shù)據(jù)結(jié)果可知,弛豫前的管束中的碳納米管拉曼g峰很寬,證明碳納米管的初始應(yīng)力的差異程度較大。弛豫后的拉曼g峰變窄了,證明碳納米管的初始應(yīng)力的差異變小了。然后,對所制得的含有不同根數(shù)的超長碳納米管管束進行力學(xué)強度表征,表征結(jié)果如圖7所示。由圖7表征結(jié)果可知,原始的15根碳納米管管束的強度只能達到單根強度的49.3%,而弛豫調(diào)整后的小尺寸管束的強度可以達到80gpa以上。
進一步的實驗結(jié)果表明,隨著管束數(shù)量的增加,超長碳納米管管束的強度并沒有出現(xiàn)明顯的下降,由此可見,管束數(shù)量的增加并未導(dǎo)致尺寸效應(yīng)現(xiàn)象的出現(xiàn)。而這也能夠證明本發(fā)明超強納米管管束具有無缺陷,取向好,超長連續(xù)的結(jié)構(gòu);
當(dāng)超長碳納米管管束的數(shù)量趨向于無窮大時,就能夠形成宏觀的納米管纖維結(jié)構(gòu),并且這種宏觀超長碳納米管纖維的強度能夠達到80gpa以上。也就是說,由數(shù)百萬根超長碳納米管所組成的超長碳納米管纖維(直徑7μm)的強度可以達到最強碳纖維t1000數(shù)十倍(碳纖維直徑強度數(shù)據(jù)可參見:minus,m.&kumar,s.theprocessing,properties,andstructureofcarbonfibers.jom57,52-58(2005))。
盡管已用具體實施例來說明和描述了本發(fā)明,然而應(yīng)意識到,在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此,這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。