專利名稱：大面積自支撐碳納米管紙及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及一種大面積自支撐碳納米管紙及其制備方法，屬于納米碳材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碳納米管因具有卓越的機(jī)械性能和力學(xué)性質(zhì)，近來已經(jīng)成為微電子器件、智能傳感、能源轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域中現(xiàn)有材料的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者。然而，由于碳納米管為納米材料，將其加工成宏觀體更有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。目前的碳納米管宏觀體以無序的碳納米管紙和有序碳納米管陣列為主，后者因其制備上的難度而應(yīng)用面較窄，前者則原料來源極為豐富，在有合適制備工藝的情況下可大規(guī)模制備。碳納米管紙相對(duì)于必須依賴基底的陣列可自支撐，厚度可控，一般在數(shù)十微米到毫米級(jí)，電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率與比表面積均優(yōu)于傳統(tǒng)的碳纖維紙，在新型化學(xué)能源、過濾分離設(shè)備、電子器件散熱等領(lǐng)域均有較大應(yīng)用價(jià)值。目前國(guó)際上加工碳納米管紙的方法主要有1)CVD沉積技術(shù)直接生長(zhǎng)出碳納米管紙，即，通過不停地加入催化劑(二茂鐵)和碳源(醇、酯、醚等)，可以連續(xù)地在管式爐另一端得到碳納米管膜，通過調(diào)整生長(zhǎng)條件如溫度、碳源種類和濃度等可得到不同厚度的碳納米管紙；2)碳納米管陣列直接干法壓膜或拉膜技術(shù)，其主要基于高度較大或結(jié)構(gòu)特殊的垂直碳納米管陣列，將微米級(jí)高度的碳納米管陣列直接向一個(gè)方向壓倒成片并揭下，或使用特殊的可紡絲陣列，從其中拉出米級(jí)長(zhǎng)度的有序碳納米管薄膜并逐層相疊，以酒精浸潤(rùn)， 可得大面積的碳納米管紙；幻濕化學(xué)過濾方法，該方法基于碳納米管粉體的濕法水相分散與抽濾，選擇合適的抽濾設(shè)備可制得所需形狀的碳納米管紙。方法1)的優(yōu)勢(shì)在于可制備超大面積且內(nèi)部碳管取向基本一致的碳納米管毯，但缺陷是設(shè)備極為復(fù)雜且成本偏高，且由于催化劑不斷加入，碳管薄膜或纖維中的雜質(zhì)含量偏高，另一方面，由于碳納米管纖維需要從高溫(T = 1200°C )氫氣氛圍中抽出薄膜至大氣環(huán)境下，操作安全性及對(duì)環(huán)境的影響不容忽視。方法幻的優(yōu)勢(shì)是可自由控制碳納米管紙的大小、厚度、密度等參數(shù)，制備的碳納米管紙中碳管取向也基本一致，但其不足之處是作為原料的超長(zhǎng)碳納米管陣列和可紡絲碳納米管陣列價(jià)格較為昂貴，且需要用價(jià)格同樣不菲的經(jīng)拋光和表層氧化處理的硅晶片作為襯底，因而其大規(guī)模應(yīng)用受到極大限制。方法幻從原料和制備工具方面與前兩種方法相比均具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而有更大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，但現(xiàn)有的該種技術(shù)仍存在諸多不足，例如，
發(fā)明者宋曉曉, 李清文, 陳名海, 陳宏源 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所