本發(fā)明涉及碳納米管材料，尤其涉及一種誘導(dǎo)碳納米管定向排列的方法、碳納米管陣列及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、自從1991年碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，這種由碳原子組成的中空管狀的一維納米材料由于其具有的優(yōu)異的電學(xué)性能、良好的熱學(xué)性能和超高的力學(xué)性能受到了廣泛關(guān)注。其中，在制備基于碳納米管的電學(xué)器件時(shí)，為了充分發(fā)揮碳納米管的優(yōu)異導(dǎo)電特性，降低由于雜亂排布的碳納米管管間散射而造成的電荷傳輸受損等不利因素，制備高度取向一致的碳納米管是常用的一種方法。

2、制備取向一致碳納米管的方法主要分為兩類(lèi)。一類(lèi)是直接生長(zhǎng)碳納米管定向陣列，例如化學(xué)氣相沉積(cvd)法生長(zhǎng)水平排列的碳納米管陣列。另一類(lèi)是將分散液中的碳納米管，利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械力等方法改變其排列方式使其取向一致。

3、cvd法直接合成水平排列的碳納米管陣列時(shí)，制備產(chǎn)率和碳納米管密度很低。而排列組裝分散液相中碳納米管時(shí)，在制備碳納米管分散液時(shí)常常會(huì)引入雜質(zhì)，比如制備半導(dǎo)體型碳納米管分散液時(shí)需要加入共軛高分子作為表面活性劑。且制備高分散度的碳納米管分散液通常需要高功率和長(zhǎng)時(shí)間的超聲、離心等操作，這些過(guò)程中不可避免地對(duì)碳納米管原子結(jié)構(gòu)造成了破壞即缺陷結(jié)構(gòu)的引入。因此制備具有高潔凈度、優(yōu)異性能的碳納米管陣列仍存在一定難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種誘導(dǎo)碳納米管定向排列的方法、碳納米管陣列及應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種誘導(dǎo)碳納米管定向排列的方法，其包括：

4、將碳納米管沉積至金屬基底的表面形成組合體，其中至少所述金屬基底用以與碳納米管接觸的部分由多晶金屬組成；

5、對(duì)所述組合體進(jìn)行高溫退火處理，使所述多晶金屬發(fā)生晶界遷移轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈咧笖?shù)晶面的單晶金屬，并促使所述碳納米管沿所述高指數(shù)晶面所形成的臺(tái)階的延伸方向定向排列。

6、第二方面，本發(fā)明還提供一種上述方法制得的碳納米管定向排列組合體，其包括金屬基體以及定向排列于所述金屬基體表面的碳納米管；

7、所述金屬基體的表面具有單晶金屬，所述單晶金屬的高指數(shù)晶面形成有臺(tái)階；

8、所述碳納米管沿所述臺(tái)階的延伸方向定向排列。

9、第三方面，本發(fā)明還提供上述碳納米管定向排列組合體在制備電學(xué)器件中的應(yīng)用。

10、基于上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少包括：

11、本發(fā)明通過(guò)在金屬基底表面沉積碳納米管并進(jìn)行高溫退火處理，利用高溫退火處理時(shí)金屬基底的晶界遷移現(xiàn)象作為誘導(dǎo)碳納米管定向排列的驅(qū)動(dòng)力，高指數(shù)單晶金屬基底表面的臺(tái)階特性導(dǎo)致了碳納米管的定向排列，高溫退火過(guò)程未對(duì)半導(dǎo)體型碳納米管的結(jié)構(gòu)造成破壞，且操作簡(jiǎn)便、制備過(guò)程較快、成品率高。

12、上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更清楚地了解本申請(qǐng)的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合詳細(xì)附圖說(shuō)明如后。

技術(shù)特征：

1.一種誘導(dǎo)碳納米管定向排列的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，具體包括：使所述碳納米管與共軛高分子組合后沉積至所述金屬基底的表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述碳納米管具有結(jié)構(gòu)缺陷，當(dāng)進(jìn)行所述高溫退火處理時(shí)，所述結(jié)構(gòu)缺陷被修復(fù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多晶金屬包括銅、金、銅鎳合金中的任意一種或兩種以上的組合；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使碳納米管分散液與所述金屬基底的表面充分接觸，以使其中的碳納米管沉積至金屬基底表面，從而形成所述組合體。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述碳納米管的沉積方法包括分散液旋涂法、提拉法、浸沒(méi)法、滴涂法中的任意一種或兩種以上的組合。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述分散液中的碳納米管的質(zhì)量濃度為0.1μg/ml-10μg/ml；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：

9.一種碳納米管陣列，其特征在于，所述碳納米管陣列是由權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的方法制得。

10.權(quán)利要求9所述的碳納米管陣列在制備電學(xué)器件中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種誘導(dǎo)碳納米管定向排列的方法、碳納米管陣列及應(yīng)用。所述誘導(dǎo)碳納米管定向排列的方法包括：將碳納米管沉積至金屬基底的表面形成組合體，至少金屬基底用以與碳納米管接觸的部分由多晶金屬組成；對(duì)組合體進(jìn)行高溫退火處理，使多晶金屬發(fā)生晶界遷移轉(zhuǎn)變?yōu)閱尉Ы饘伲⒋偈固技{米管沿單晶金屬的高指數(shù)晶面所形成的臺(tái)階的延伸方向定向排列。本發(fā)明通過(guò)在金屬基底表面沉積碳納米管并進(jìn)行高溫退火處理，利用高溫退火處理時(shí)金屬基底的晶界遷移現(xiàn)象作為誘導(dǎo)碳納米管定向排列的驅(qū)動(dòng)力，高指數(shù)單晶金屬基底表面的臺(tái)階特性導(dǎo)致了碳納米管的定向排列，高溫退火過(guò)程未對(duì)半導(dǎo)體型碳納米管的結(jié)構(gòu)造成破壞，且操作簡(jiǎn)便、制備過(guò)程較快、成品率高。

技術(shù)研發(fā)人員：康黎星,李莉,趙金濤,邱松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9