納米管膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米管膜，尤其涉及一種由納米管組成的納米管膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米材料在基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用，如催化、傳感等方面有著很大價值。所以，制備 具有宏觀結(jié)構(gòu)的納米材料成為研究的熱點。
[0003]目前，納米材料的制備方法包括自發(fā)生長法（spontaneous growth)、模板合成法 (template-based synthesis)、平板印刷法（lithography)等。然而，上述方法制備的納米 材料通常成粉末狀而無法形成一自支撐結(jié)構(gòu)，即該納米材料需一支撐結(jié)構(gòu)的支撐來保持一 特定形狀，如線狀或膜狀。因此，限制了納米材料的應(yīng)用范圍。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)提供一種碳納米管膜結(jié)構(gòu)的制備方法，請參見范守善等人于2007年2月 9日申請的，于2010年05月26日公告的第CN101239712B號中國公告專利申請"碳納米管 膜結(jié)構(gòu)及其制備方法"，申請人：清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳）有限公司該方法通過生 長超順排的碳納米管陣列，并從該超順排的碳納米管陣列中拉伸獲得一碳納米管膜。該碳 納米管膜，其由多個碳納米管沿著碳納米管的長度的方向首尾相連組成一個具有自支撐特 性的膜。然而，該碳納米管膜中的碳納米管之間通過范德華力相互連接，定向排列形成一 個自支撐結(jié)構(gòu)。由于每一個碳納米管是封閉結(jié)構(gòu)，上述碳納米管膜中在碳納米管排列方向 上，碳納米管通過范德華力首尾相連，使得該碳納米管膜中存在大量的碳納米管之間的連 接點，這些連接點僅存在范德華力，從而削弱了碳納米管膜的性能，限制了其應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，提供一種由有序排列的納米管組成的力學(xué)性能強(qiáng)的納米管膜實為必要。
[0006] -種納米管膜，包括多個納米管，所述多個納米管有序排列且相互連接形成一自 支撐結(jié)構(gòu)，部分相鄰的兩個納米管的連接處通過離子鍵結(jié)合。
[0007] 所述納米管膜為一宏觀的層狀結(jié)構(gòu)，具有兩個相對的表面，所述多個納米管具有 基本相同的延伸方向，并且該多個納米管平行于納米管膜的上述兩個表面。
[0008] 所述多個納米管分別沿著一第一方向和一第二方向延伸，沿著所述第一方向延伸 的納米管和沿著所述第二方向延伸的納米管相互交叉設(shè)置。
[0009] 所述多個納米管排列成多層結(jié)構(gòu)，其中每層中的納米管的延伸方向相同，相鄰兩 層的納米管的延伸方向交叉，至少部分相鄰兩層的納米管通過離子鍵結(jié)合。
[0010] 所述納米管膜具有相同延伸方向的相鄰的納米管之間具有間隙，使得所述納米管 膜具有多個長條形微隙。
[0011] 所述多個納米管中至少部分納米管從納米管膜的一端延伸至另一端。
[0012] 所述多個納米管中至少部分納米管的長度與該納米管膜的長度相同。
[0013] 所述多個納米管基本平行排列。
[0014] 在所述多個納米管的連接處，至少部分相互連接的納米管內(nèi)部連通，并通過離子 鍵結(jié)合成一體結(jié)構(gòu)。
[0015] 所述多個納米管的管壁厚度為10納米至100納米。
[0016] 所述多個個納米管為金屬氧化物納米管。
[0017] 一種納米管膜，包括多個納米管，所述多個納米管有序排列且相互連接形成一自 支撐結(jié)構(gòu)，所述多個納米管通過在一自支撐的有序排列的碳納米管膜表面通過原子排列形 成連續(xù)的納米材料層后，再去除該自支撐的碳納米管膜制成，所述納米管膜中多個納米管 的排列方式與所述碳納米管膜中多個碳納米管的排列方式相同。
[0018] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，由于本發(fā)明提供的納米管膜中多個納米管有序排列且相互連接 形成一自支撐結(jié)構(gòu)，部分相鄰的兩個納米管的連接處通過離子鍵結(jié)合，能夠充分發(fā)揮納米 管的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等各方面性能，從而擴(kuò)展了納米管膜的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明第一實施例的納米管膜的示意圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明第一實施例的納米管膜中的納米管膜中的納米管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖3為本發(fā)明第二實施例的納米管膜的示意圖。
[0022] 圖4為本發(fā)明第一實施例或第二實施例的納米管膜的制備方法流程圖。
[0023] 圖5為本發(fā)明第一實施例的納米管膜的制備方法中用到的碳納米管膜結(jié)構(gòu)的掃 描電鏡照片。
[0024] 圖6為本發(fā)明第二實施例的納米管膜的制備方法中用到的碳納米管膜結(jié)構(gòu)的掃 描電鏡照片。
[0025] 圖7為本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)的制備方法中，對碳納米管膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行氧等離子體處理 前，直接在其表面用原子層沉積法形成納米材料層的掃描電鏡照片。
[0026] 圖8為本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)的制備方法中，對碳納米管膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行氧等離子體處理 后，在該碳納米管膜結(jié)構(gòu)表面用原子層沉積法形成納米材料層的掃描電鏡照片。
[0027] 圖9為本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)的制備方法中，對碳納米管膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行積碳處理后的透 射電鏡照片。
[0028] 圖10為本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)的制備方法中，對碳納米管膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面積碳處理 前，直接在其表面用原子層沉積法形成納米材料層的掃描電鏡照片。
[0029] 圖11為本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)的制備方法中，對碳納米管膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面積碳處理 后，直接在其表面用原子層沉積法形成納米材料層的掃描電鏡照片。
[0030] 圖12為本發(fā)明第一實施例的納米管膜的掃描電鏡照片。
[0031] 圖13為本發(fā)明第二實施例的納米管膜的掃描電鏡照片。
[0032] 圖14為本發(fā)明第二實施例的納米管膜拉力隨位移的變化。
[0033] 主要元件符號說明
如下【具體實施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，參照附圖。應(yīng)理解，這些實施例 僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容 后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附 權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0035] 請參閱圖1，本發(fā)明第一實施例提供一種納米管膜10,其包括多個有序排列的納 米管110。所述納米管膜10為一宏觀的層狀結(jié)構(gòu)，具有兩個相對的表面，優(yōu)選地，所述多個 納米管110平行于所述納米管膜100表面且彼此基本平行排列。所述多個納米管110具有 基本相同的延伸方向。有序排列"指的是所述多個納米管110的長度方向的排列是有規(guī)律 的，是定向的，但是并不局限為一個方向或者兩個方向。本實施例中，所述多個納米管Iio 具有基本相同的延伸方向，朝著一個相同的方向排列。
[0036] 所述納米管膜10中的多個納米管110基本沿同一方向排列是指，所述多個納米管 Iio具有相同的排列取向。也就是說所述納米管膜10中的大部分納米管Iio的長度方向 是基本上向著一個相同的方向延伸的，并且該多個納米管110還可以部分接觸，但是并不 影響其具有共同的延伸方向。該多個納米管Iio基本向著相同的方向延伸是指，由于納米 管110在微觀上（比如在透射電鏡下面）并不完全是筆直的，納米管110還存在著彎曲的部 分，但是該多個納米管Iio都是向著一個方向延伸的。從宏觀上看(如在光學(xué)顯微鏡下)，所 述納米管膜10中的多個碳納米管Iio有序排列，相互平行地向著一個方向延伸排列。
[0037] 相鄰