高取向碳納米管薄膜或纖維及其微梳法制備裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種高取向碳納米管薄膜或纖維及其微梳法制備裝置和方法。在一實(shí)施例中，該制備方法包括：提供碳納米管陣列，并從所述碳納米管陣列中拉出單層碳納米管薄膜；以表面分布有一排以上微米級(jí)微齒的微梳對(duì)于所述單層碳納米管薄膜進(jìn)行微梳處理，從而使所述單層碳納米管薄膜中的碳納米管取向基本一致；以及，以收集軸收集經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜，并形成高取向碳納米管薄膜或碳納米管纖維。藉由本發(fā)明可以使碳納米管纖維、薄膜的結(jié)構(gòu)更加致密，并大幅提升其載荷傳遞效率和力學(xué)性能。同時(shí)，本發(fā)明還成功實(shí)現(xiàn)了將碳納米管材料從微觀體到宏觀體的轉(zhuǎn)變，增加了其宏觀可操作性，便于后續(xù)處理和加工。
【專利說(shuō)明】
高取向碳納米管薄膜或纖維及其微梳法制備裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種碳納米管纖維或薄膜及其制備工藝，尤其涉及一種微梳法制備的高取向碳納米管薄膜材料或纖維、其制備系統(tǒng)與方法，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳納米管是石墨卷曲構(gòu)成的一維納米材料，具有質(zhì)輕、高的比表面積、可功能化的表面結(jié)構(gòu)以及高強(qiáng)度、高模量和高柔性等特性，是發(fā)展輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗沖擊復(fù)合材料的理想增強(qiáng)材料，且作為導(dǎo)電體時(shí)還可使復(fù)合材料具有抗靜電、微波吸收、電磁屏蔽等多種性能。碳納米管纖維和薄膜是碳納米管宏觀聚集態(tài)的重點(diǎn)研究方向。目前碳納米管纖維制備方式主要為以下三種:陣列紡絲法、浮動(dòng)催化紡絲法(直接紡絲法)、溶液紡絲法。碳納米管薄膜的獲得方式主要有如下三種:一是抽濾法制備碳納米管薄膜；二是浮動(dòng)法制備碳納米管薄膜；三是陣列法制備碳納米管薄膜，清華大學(xué)-富士康集團(tuán)申請(qǐng)的專利如CN 101597049B、CN 101407912 A、CN 101863462 B等等，主要對(duì)象均為單層膜。
[0003]澳大利亞CRISO實(shí)驗(yàn)室提出了一種軸牽伸技術(shù)(Carbon，47卷，11期，2009年9月，第2662 - 2670頁(yè))，其首先將碳納米管薄膜從陣列中牽伸出來(lái)，然后經(jīng)過(guò)多個(gè)羅拉，通過(guò)摩擦力作用使碳納米管取向，最后加捻和收集呈纖維狀。但是，在該方法中牽伸取向方式羅拉摩擦牽伸需在薄膜集束后進(jìn)行，不能形成大面積碳納米管薄膜，且由于表面摩擦接觸，僅僅能滿足對(duì)碳納米管薄膜表面進(jìn)行一定程度的牽伸，效果有限，且最終的材料狀態(tài)為纖維。
[0004]公告號(hào)為CN 201713630 U的專利提供了一種碳納米管纖維條子開纖用針布，其主要用于對(duì)碳納米管條子(類似與棉條)進(jìn)行開纖，其中當(dāng)碳納米管纖維條子經(jīng)過(guò)針布時(shí)，可以將碳納米管開松、使其伸直，減少纖維之間的纏繞。但其中針布是毫米級(jí)的，而碳納米管陣列薄膜從陣列中拉出時(shí)，內(nèi)部的碳納米管尺寸為納米級(jí)，管束的尺寸為微米級(jí)的，故而該針布無(wú)法對(duì)單層碳納米管陣列薄膜進(jìn)行取向處理，換言之，不適合對(duì)碳納米管陣列薄膜進(jìn)行微梳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于提供一種微梳法制備高取向碳納米管薄膜或纖維的方法，以解決陣列法制備碳納米管纖維和薄膜材料的進(jìn)一步高取向和致密化問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備裝置
[0007]本發(fā)明的又一目的還在于提供一種高取向碳納米管薄膜或纖維。
[0008]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:
[0009]在本發(fā)明的一些實(shí)施例之中提供的一種高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備裝置包括:微梳，其表面分布有一排以上微米級(jí)微齒，用以對(duì)從碳納米管陣列中拉出的單層碳納米管薄膜進(jìn)行梳理，從而使所述單層碳納米管薄膜中的80%以上的碳納米管取向一致。
[0010]進(jìn)一步的，所述微梳法制備裝置還包括:收集軸，用以收集經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜，并形成高取向碳納米管薄膜或碳納米管纖維。
[0011]在一較為優(yōu)選的實(shí)施方案之中，所述微梳法制備裝置還包括:浸潤(rùn)機(jī)構(gòu)，用以在卷繞過(guò)程中提供浸潤(rùn)液對(duì)經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜進(jìn)行浸潤(rùn)處理，從而在收集軸上形成高取向碳納米管薄膜或碳納米管纖維。
[0012]在一較為優(yōu)選的實(shí)施方案之中，所述微梳法制備裝置還包括:加捻機(jī)構(gòu)，用以對(duì)經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜進(jìn)行加捻處理，從而在收集軸上形成碳納米管纖維。
[0013]在一較為優(yōu)選的實(shí)施方案之中，所述微梳法制備裝置還包括:驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，至少用以驅(qū)使所述收集軸沿軸向移動(dòng)。
[0014]在本發(fā)明的一實(shí)施例之中，一種高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備方法包括:
[0015]提供碳納米管陣列，并從所述碳納米管陣列中拉出單層碳納米管薄膜；
[0016]以表面分布有一排以上微米級(jí)微齒的微梳對(duì)于所述單層碳納米管薄膜進(jìn)行微梳處理，從而使所述單層碳納米管薄膜中的80%以上的碳納米管取向一致；
[0017]以及，以收集軸收集經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜，并形成高取向碳納米管薄膜或碳納米管纖維。
[0018]進(jìn)一步的，本發(fā)明的微梳表面分布有兩排以上微米級(jí)微齒；其中，至少兩排微齒彼此平行對(duì)齊排列，和/或，至少兩排微齒彼此交錯(cuò)排列。
[0019]進(jìn)一步的，所述微齒的尺寸為0.5 μ m?5 μ m，高度為I μ m?10 μ m，且在垂直于所述單層碳納米管薄膜行進(jìn)路線的方向上的相鄰兩個(gè)微齒之間的距離為I ym?10 μπι。
[0020]進(jìn)一步的，所述微齒形狀包括圓錐形、圓柱形或彎鉤形等，但不限于此。
[0021]在一較為優(yōu)選的實(shí)施方案之中，所述制備方法還包括:在以收集軸卷繞經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜的過(guò)程中，還以浸潤(rùn)液對(duì)所述單層碳納米管薄膜進(jìn)行浸潤(rùn)處理，從而在收集軸上形成高取向碳納米管薄膜或碳納米管纖維。
[0022]進(jìn)一步的，所述浸潤(rùn)劑至少可選自對(duì)碳納米管浸潤(rùn)性良好的水和/或有機(jī)溶劑以及高分子溶液，例如所述浸潤(rùn)劑可以為乙醇、乙醇與水的混合溶劑、丙酮、N-N 二甲基甲酰胺、乙二醇、二甲基亞砜(DMSO)等溶劑；也可以為聚乙烯醇(PVA)、尼龍、聚丙烯(ΡΡ)、聚乙烯(PE)等熱塑性高分子溶液，但不限于此。
[0023]在一較為優(yōu)選的實(shí)施方案之中，所述制備方法還包括:在以收集軸卷繞經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜的同時(shí)，還使收集軸沿軸向移動(dòng)，使卷繞在收集軸上的至少兩層單層碳納米管薄膜之間交錯(cuò)形成設(shè)定角度。
[0024]在一較為優(yōu)選的實(shí)施方案之中，所述制備方法還包括:對(duì)經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜進(jìn)行加捻處理，之后以收集軸卷繞收集，從而在收集軸上形成碳納米管纖維。
[0025]在一較為優(yōu)選的實(shí)施方案之中，所述制備方法還包括:在以收集軸收集經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜之前，在所述收集軸上包裹至少一層聚四氟薄膜。
[0026]在本發(fā)明的一實(shí)施例之中，還提供了由前述制備方法制備的高取向碳納米管薄膜或纖維。
[0027]進(jìn)一步的，所述高取向碳納米管薄膜的厚度在0.1 μπι以上。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果:
[0029](I)本發(fā)明通過(guò)采用微梳對(duì)單層碳納米管薄膜進(jìn)行有效梳理，使單層薄膜中已經(jīng)取向的碳納米管進(jìn)一步取向，以及，優(yōu)選的，通過(guò)在卷繞過(guò)程中對(duì)單層碳納米管薄膜進(jìn)行進(jìn)一步的浸潤(rùn)致密化處理，還使碳納米管纖維、薄膜在取向一致的同時(shí)更加致密，大幅提高了其載荷傳遞效率，進(jìn)而提高了其力學(xué)性能，例如，利用本發(fā)明微梳方法制備的碳納米管薄膜的拉伸強(qiáng)度在2.5GPa以上，最高可達(dá)3.5GPa以上，而制備的碳納米纖維力學(xué)性能可達(dá)2GPa以上。
[0030](2)同時(shí)，本發(fā)明提供了一種將單層碳納米管薄膜制備成宏觀二維材料的方法，成功實(shí)現(xiàn)將該材料從微觀體到宏觀體的轉(zhuǎn)變，增加了其宏觀可操作性，便于后續(xù)處理和加工，為碳納米管的實(shí)際應(yīng)用提供了新的路徑。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是本發(fā)明一典型實(shí)施方案之中一種高取向碳納米管薄膜材料或纖維制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中在微梳梳理前、后碳納米管薄膜中碳納米管取向情況的電鏡圖；
[0033]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中在微梳梳理前、后碳納米管薄膜材料的力學(xué)性能曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]如前所述，鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的諸多不足，本案發(fā)明人經(jīng)長(zhǎng)期研究和大量實(shí)踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案，如下將對(duì)該技術(shù)方案、其實(shí)施過(guò)程及原理等作更為詳細(xì)的解釋說(shuō)明。
[0035]本發(fā)明主要是在將碳納米管薄膜從碳納米管陣列中牽出后，經(jīng)過(guò)微梳處理，以提高碳納米管薄膜中碳納米管的取向程度，之后再收集形成碳納米管薄膜或纖維。
[0036]進(jìn)一步的，若將微梳處理后的薄膜卷繞到收集軸上，則形成碳納米管薄膜；而若將微梳處理后的薄膜進(jìn)行加捻，則形成纖維。
[0037]優(yōu)選的，為使所述纖維或薄膜堆積致密化，還可在收集過(guò)程中添加浸潤(rùn)劑等對(duì)其進(jìn)行致密化處理。
[0038]較之現(xiàn)有技術(shù)，藉由本發(fā)明的技術(shù)方案可以更好地對(duì)碳納米管進(jìn)行取向梳理，且不對(duì)碳納米管束造成損壞。
[0039]請(qǐng)參閱圖1所示系本發(fā)明的一典型實(shí)施方案，其中，可以首先將單層碳納米管薄膜從碳納米管陣列中牽出，經(jīng)過(guò)微梳后，卷繞到收集軸上，為使薄膜堆積致密化，在收集過(guò)程中還可添加浸潤(rùn)劑(例如體積比1:1的乙醇與水的混合溶劑)對(duì)薄膜進(jìn)行致密化處理。
[0040]更為具體的，該實(shí)施方案可以包括如下具體步驟:
[0041](I)首先，從碳納米管陣列中拉出單層碳納米管薄膜(如下簡(jiǎn)稱“單層薄膜”或“薄膜”)。
[0042](2)對(duì)步驟(I)所獲單層薄膜進(jìn)行微梳，微梳表面有微米級(jí)微齒。其中，微齒的形狀可以為圓錐形、圓柱形、彎鉤性，每個(gè)微梳上面可以有一排微齒，也可以有多排微齒；微齒排與排之間可以平行對(duì)齊排列，也可以交錯(cuò)排列；可以有一種形狀的微齒，也可以有多種形狀的微齒；每一微梳上可以為一種形狀的微齒，也可以為多種形狀的。
[0043](3)所述單層薄膜經(jīng)過(guò)所述微梳處理后，至少可以如下兩種方式對(duì)其進(jìn)行處理:
[0044]例如，a)被卷繞到收集軸上，在卷繞過(guò)程中，對(duì)薄膜進(jìn)行浸潤(rùn)處理，以達(dá)到層與層之間緊密結(jié)合，形成高取向碳納米管薄膜材料；
[0045]或者，b)對(duì)微梳處理過(guò)的薄膜進(jìn)行加捻，收集到收集軸上，形成碳納米管纖維。
[0046]所述浸潤(rùn)劑可以為乙醇、乙醇與水的混合溶劑、丙酮、N-N 二甲基甲酰胺、乙二醇、DMSO等等對(duì)碳納米管浸潤(rùn)性良好的溶劑；也可以為高分子溶液，如PVA、尼龍、PP、PE、等熱塑性高分子溶液。最終形成的碳納米管薄膜材料的厚度最小可達(dá)0.1 μπι，隨著卷繞層數(shù)的增加最終形成的高取向薄膜材料的厚度也隨之增加。收集軸可以繞軸向卷繞，也可以在卷繞的同時(shí)沿軸向移動(dòng)，使薄膜層與層之間形成一定的交錯(cuò)。
[0047](4)步驟(3)完成后，從收集軸上取下高取的碳納米管薄膜或碳納米管纖維。
[0048]作為較佳方案之一，在前述步驟(3)中，也可預(yù)先在收集軸外包裹一層聚四氟薄膜，便于將最終形成的高取向碳納米管薄膜或纖維取下。
[0049]相應(yīng)的，在步驟(3)完成后，可以取下收集軸上的聚四氟薄膜，最后從聚四氟薄膜上取下高取向的碳納米管薄膜。
[0050]在本發(fā)明中，通過(guò)采用微梳對(duì)單層碳納米管薄膜進(jìn)行有效梳理，使單層薄膜中已經(jīng)取向的碳納米管進(jìn)一步取向(單層碳納米管薄膜中的80%以上的碳納米管取向一致)，繼而在以其形成碳納米管纖維或薄膜材料時(shí)，使得碳納米管纖維或薄膜材料的結(jié)構(gòu)更為致密(亦可認(rèn)為是，在垂直于組成碳納米管纖維或薄膜材料的碳納米管的長(zhǎng)度方向的截面上，單位面積內(nèi)的碳納米管數(shù)量更多)，載荷傳遞效率大幅提升，力學(xué)性能顯著提高。
[0051]以下將結(jié)合若干實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作更為詳盡、直觀的解釋。
[0052]實(shí)施例1:請(qǐng)參考圖1，該高取向碳納米管薄膜的微梳法制備工藝可以包括如下步驟:
[0053]首先，從碳納米管陣列中拉出單層碳納米管薄膜(參考Nature, 2002，Volume419, Issue6909)；
[0054]其后，以微梳對(duì)單層碳納米管薄膜連續(xù)進(jìn)行梳理，該微梳表面有一排微米級(jí)微齒，其中微齒的形狀為圓錐狀，其直徑約0.5μπι?I μπι，高度約ΙΟμπι，相鄰微齒之間間距約10 μ m ；
[0055]之后，將經(jīng)梳理后的單層碳納米管薄膜卷繞到收集軸上(卷繞速度約0.2cm/s)，其中收集軸上預(yù)先包裹有一層聚四氟薄膜，以及，在卷繞過(guò)程中，以乙醇作為浸潤(rùn)液對(duì)單層碳納米管薄膜進(jìn)行浸潤(rùn)處理，在收集軸上形成高取向碳納米管薄膜材料；
[0056]最后，將高取向碳納米管薄膜材料及聚四氟薄膜從收集軸上取下，再將高取向碳納米管薄膜材料從聚四氟薄膜上取下，獲得高取向碳納米管薄膜(簡(jiǎn)稱目標(biāo)產(chǎn)品)，其厚度約為2 μπι。
[0057]作為對(duì)照，還依照與前述實(shí)施例相同的過(guò)程，但省去其中的微梳處理操作制得了碳納米管薄膜材料(簡(jiǎn)稱對(duì)照產(chǎn)品)。
[0058]參閱圖2所示系目標(biāo)產(chǎn)品和對(duì)照產(chǎn)品的電鏡圖，可以看到，目標(biāo)產(chǎn)品中碳納米管基本取向一致，且堆積更為致密，而對(duì)照產(chǎn)品中相當(dāng)數(shù)量的碳納米管呈現(xiàn)無(wú)序排列的狀態(tài)，非常松散。再請(qǐng)參閱圖3，可以明顯的看到，經(jīng)過(guò)微梳處理后碳納米管薄膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)到3GPa以上，相比較未經(jīng)微梳處理的薄膜(拉伸強(qiáng)度約1.5GPa)提高了 I倍以上，對(duì)照產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于目標(biāo)產(chǎn)品。
[0059]實(shí)施例2:請(qǐng)參考圖1，該高取向碳納米管纖維的微梳法制備工藝可以包括如下步驟:
[0060]首先，從碳納米管陣列中拉出單層碳納米管薄膜(Nature, 2002, Volume419,Issue 6909)；
[0061]其后，以微梳對(duì)單層碳納米管薄膜連續(xù)進(jìn)行梳理，該微梳表面有兩排交錯(cuò)設(shè)置的微米級(jí)微齒，其中微齒的形狀為圓錐狀，直徑約5 μπι，高度約ΙΟμπι，相鄰微齒之間間距約10 μ m ；
[0062]對(duì)將經(jīng)梳理后的單層碳納米管薄膜進(jìn)行加捻處理，加捻速度約1200rpm，收集速度約 10cm/mino
[0063]之后，以收集軸卷繞收集，并在卷繞過(guò)程中，以乙醇(分析純)作為浸潤(rùn)液進(jìn)行浸潤(rùn)處理，在收集軸上形成碳納米管纖維；
[0064]最后，將碳納米管纖維從收集軸上取下，獲得目標(biāo)產(chǎn)品，其直徑為5 μπι?30 μπι。
[0065]作為對(duì)照，還依照與前述實(shí)施例相同的過(guò)程，但省去其中的微梳處理操作制得了碳納米管纖維(簡(jiǎn)稱對(duì)照產(chǎn)品)。
[0066]以電鏡分別觀察目標(biāo)產(chǎn)品和對(duì)照產(chǎn)品，可以看到，目標(biāo)產(chǎn)品中碳納米管基本取向一致，且堆積更為致密，而對(duì)照產(chǎn)品中相當(dāng)數(shù)量的碳納米管呈現(xiàn)無(wú)序排列的狀態(tài)，非常松散。而且，經(jīng)力學(xué)測(cè)試表明，經(jīng)過(guò)微梳處理后碳納米管纖維的拉伸強(qiáng)度約為2GPa，相比未經(jīng)微梳處理的碳納米管纖維(拉伸強(qiáng)度約1.0GPa)，提高了 I倍以上。
[0067]應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備裝置，其特征在于包括:微梳，其表面分布有一排以上微米級(jí)微齒，用以對(duì)從碳納米管陣列中拉出的單層碳納米管薄膜進(jìn)行梳理，從而使所述單層碳納米管薄膜中80%以上的碳納米管取向一致。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備裝置，其特征在于所述微梳表面分布有兩排以上微米級(jí)微齒；其中，至少兩排微齒彼此平行對(duì)齊排列，和/或，至少兩排微齒彼此交錯(cuò)排列。3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備裝置，其特征在于所述微齒的尺寸為0.5 μ m?5 μ m，高度為I μ m?10 μ m，且在垂直于所述單層碳納米管薄膜行進(jìn)路線的方向上的相鄰兩個(gè)微齒之間的距離為I ym?10 μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的高取向碳納米管薄膜材料或纖維的微梳法制備裝置，其特征在于所述微齒形狀包括圓錐形、圓柱形或彎鉤形。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備裝置，其特征在于還包括:收集軸，用以收集經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜，并形成高取向碳納米管薄膜或碳納米管纖維。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備裝置，其特征在于還包括: 浸潤(rùn)機(jī)構(gòu)，用以在卷繞過(guò)程中提供浸潤(rùn)液對(duì)經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜進(jìn)行浸潤(rùn)處理，從而在收集軸上形成高取向碳納米管薄膜或碳納米管纖維； 和/或，加捻機(jī)構(gòu)，用以對(duì)經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜進(jìn)行加捻處理，從而在收集軸上形成碳納米管纖維。7.根據(jù)權(quán)利要求5-6中任一項(xiàng)所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備裝置，其特征在于還包括:驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，至少用以驅(qū)使所述收集軸沿軸向移動(dòng)。8.一種高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備方法，其特征在于包括: 提供碳納米管陣列，并從所述碳納米管陣列中拉出單層碳納米管薄膜； 以表面分布有一排以上微米級(jí)微齒的微梳對(duì)于所述單層碳納米管薄膜進(jìn)行微梳處理，從而使所述單層碳納米管薄膜中80%以上的碳納米管取向一致； 以及，以收集軸收集經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜，并形成高取向碳納米管薄膜或碳納米管纖維。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備方法，其特征在于所述微梳表面分布有兩排以上微米級(jí)微齒；其中，至少兩排微齒彼此平行對(duì)齊排列，和/或，至少兩排微齒彼此交錯(cuò)排列。10.根據(jù)權(quán)利要求8-9中任一項(xiàng)所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備方法，其特征在于所述微齒的尺寸為0.5 μ m?5 μ m，高度為I μ m?10 μ m，且在垂直于所述單層碳納米管薄膜行進(jìn)路線的方向上的相鄰兩個(gè)微齒之間的距離為I ym?10 μπι。11.根據(jù)權(quán)利要求8-9中任一項(xiàng)所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備方法，其特征在于所述微齒形狀包括圓錐形、圓柱形或彎鉤形。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備方法，其特征在于還包括:在以收集軸卷繞經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜的過(guò)程中，還以浸潤(rùn)液對(duì)所述單層碳納米管薄膜進(jìn)行浸潤(rùn)處理，從而在收集軸上形成高取向碳納米管薄膜或碳納米管纖維。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備方法，其特征在于所述浸潤(rùn)劑至少選自對(duì)碳納米管浸潤(rùn)性良好的水和/或有機(jī)溶劑以及高分子溶液。14.根據(jù)權(quán)利要求8-9、12-13中任一項(xiàng)所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備方法，其特征在于還包括:在以收集軸卷繞經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜的同時(shí)，還使收集軸沿軸向移動(dòng)，使卷繞在收集軸上的至少兩層單層碳納米管薄膜之間交錯(cuò)形成設(shè)定角度。15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備方法，其特征在于還包括:對(duì)經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜進(jìn)行加捻處理，之后以收集軸卷繞收集，從而在收集軸上形成碳納米管纖維。16.根據(jù)權(quán)利要求8-9、12-13、15中任一項(xiàng)所述的高取向碳納米管薄膜或纖維的微梳法制備方法，其特征在于還包括:在以收集軸收集經(jīng)微梳處理后的單層碳納米管薄膜或碳納米管纖維之前，在所述收集軸上包裹至少一層聚四氟薄膜。17.由權(quán)利要求8-16中任一項(xiàng)所述方法制備的高取向碳納米管薄膜或纖維，其中，所述薄膜的拉伸強(qiáng)度在2.5GPa以上，優(yōu)選在3.5GPa以上，而所述纖維的拉伸強(qiáng)度在2GPa以上。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的高取向碳納米管薄膜或纖維，其特征在于所述高取向碳納米管薄膜的厚度在0.1 μπι以上。
【文檔編號(hào)】C01B31/02GK106044739SQ201510698259
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年10月23日
【發(fā)明人】張麗雯, 趙靜娜, 朱運(yùn)田, 李清文
【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