專利名稱：絞線的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絞線的制備方法，尤其涉及一種基于碳納米管的絞線的 制備方法。
背景技術(shù)：
碳納米管是一種由石墨烯片巻成的中空管狀物，其具有優(yōu)異的力學(xué)、熱 學(xué)及電學(xué)性質(zhì)。碳納米管應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，例如，它可用于制作場效應(yīng)晶 體管、原子力顯微鏡針尖、場發(fā)射電子槍、納米模板等等。但是，目前基本 上都是在微觀尺度下應(yīng)用碳納米管，操作較困難。所以，將碳納米管組裝成 宏觀尺度的結(jié)構(gòu)對(duì)于碳納米管的宏觀應(yīng)用具有重要意義。
范守善等人在Nature, 2002， 419:801, Spinning Continuous CNT Yarns — 文中揭露了從一超順排碳納米管陣列中可以拉出 一根連續(xù)的純碳納米管線， 這種碳納米管線包括多個(gè)在范德華力作用下首尾相接的碳納米管片段，每個(gè) 碳納米管片段具有大致相等的長度，且每個(gè)碳納米管片段由多個(gè)相互平行的 碳納米管構(gòu)成。然而，由于上述碳納米管片段通過相互搭接來形成一連續(xù)的 碳納米管線，導(dǎo)致接觸點(diǎn)處的電阻較高，進(jìn)而導(dǎo)致上述碳納米管線的電導(dǎo)率 較低，無法代替金屬導(dǎo)線，用于信號(hào)傳輸及電氣傳輸領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種絞線及其制備方法，該絞線具有良好的導(dǎo) 電性能，并且易于制造，適于低成本大量生產(chǎn)。
一種絞線的制備方法，包括以下步驟提供一碳納米管結(jié)構(gòu)；形成導(dǎo)電 材料附著于所述碳納米管結(jié)構(gòu)表面；以及扭轉(zhuǎn)所述碳納米管結(jié)構(gòu)，形成一絞 線。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的絞線是通過對(duì)所述碳納米管結(jié)構(gòu)進(jìn)行 扭轉(zhuǎn)而制造，制備方法簡單，適于低成本大量生產(chǎn)。另外，由于所述絞線包 括導(dǎo)電材料，故所述絞線具有較好的導(dǎo)電性能。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例絞線中包覆有導(dǎo)電材料的單根碳納米管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例絞線的制備方法的流程圖。 圖3是本發(fā)明實(shí)施例絞線的制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明實(shí)施例碳納米管膜的掃描電鏡照片。 圖5是本發(fā)明實(shí)施例沉積導(dǎo)電材料后的碳納米管膜的掃描電鏡照片。 圖6是本發(fā)明實(shí)施例沉積導(dǎo)電材料后的碳納米管膜中的碳納米管的透射 電鏡照片。
圖7是本發(fā)明實(shí)施例中絞線的掃描電鏡照片。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例絞線中沉積導(dǎo)電材料后的碳納米管的掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例絞線的結(jié)構(gòu)及其制備方法。
本發(fā)明實(shí)施例提供一種絞線，該絞線由碳納米管和導(dǎo)電材料構(gòu)成。該絞 線為一線狀結(jié)構(gòu)，線狀結(jié)構(gòu)為長徑比較大的結(jié)構(gòu)。具體地，該絞線包括多個(gè) 碳納米管，并且，每個(gè)碳納米管表面均包覆至少一層導(dǎo)電材料。其中，每個(gè) 碳納米管具有大致相等的長度，并且，多個(gè)碳納米管通過范德華力首尾相連 形成一絞線。在該碳納米管絞線中，碳納米管沿絞線的軸向擇優(yōu)取向排列。 優(yōu)選地，碳納米管繞絞線的軸向螺旋狀旋轉(zhuǎn)排列。該絞線的直徑可以為4.5 納米 100樣i米，優(yōu)選地，該絞線的直徑為10 30孩i米。
請(qǐng)參見圖1,該絞線中每一根碳納米管111表面均包覆至少一層導(dǎo)電材 料。具體地，該至少一層導(dǎo)電材料可包括與碳納米管lll表面直接結(jié)合的潤 濕層112、設(shè)置在潤濕層外的過渡層113、設(shè)置在過渡層113外的導(dǎo)電層114 以及設(shè)置在導(dǎo)電層114外的抗氧化層115。
由于碳納米管111與大多數(shù)金屬之間的潤濕性不好，因此，上述潤濕層 112的作用為使導(dǎo)電層114與碳納米管111更好的結(jié)合。形成該潤濕層112 的材料可以為鐵、鈷、鎳、鈀或鈦等與碳納米管111潤濕性好的金屬或它們的合金，該潤濕層112的厚度為1~10納米。本實(shí)施例中，所述潤濕層112 的材料為鎳，厚度約為2納米?？梢岳斫?，所述潤濕層112為可選擇結(jié)構(gòu)。 所述過渡層113的作用為使所述潤濕層112與導(dǎo)電層114更好的結(jié)合。 形成該過渡層113的材料可以為與所述潤濕層112材料及導(dǎo)電層114材料均 能較好結(jié)合的材料，該過渡層113的厚度為1~10納米。本實(shí)施例中，該過 渡層113的材料為銅，厚度為2納米?？梢岳斫?，該過渡層113為可選擇結(jié) 構(gòu)。
所述導(dǎo)電層114的作用為使絞線具有較好的導(dǎo)電性能。形成該導(dǎo)電層 114的材料可以為銅、銀或金等導(dǎo)電性好的金屬或其合金，該導(dǎo)電層114的 厚度為1~20納米。本實(shí)施例中，該導(dǎo)電層114的材料為銀，厚度約為10納 米。
所述抗氧化層115的作用為防止在絞線的制造過程中所述導(dǎo)電層114在 空氣中被氧化，從而使絞線的導(dǎo)電性能下降。形成該抗氧化層115的材料可 以為金或鉑等在空氣中不易氧化的穩(wěn)定金屬或它們的合金，該抗氧化層115 的厚度為1~10納米。本實(shí)施例中，該抗氧化層115的材料為鉑，厚度為2 納米?？梢岳斫猓摽寡趸瘜?15為可選擇結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步地，為提高絞線的強(qiáng)度，可在該抗氧化層115外進(jìn)一步設(shè)置一強(qiáng) 化層116。形成該強(qiáng)化層116的材料可以為聚乙烯醇(PVA)、聚苯撐苯并二 惡唑(PBO)、聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)等強(qiáng)度較高的聚合物，該 強(qiáng)化層116的厚度為0.1~1微米。本實(shí)施例中，該強(qiáng)化層116的材料為聚乙 烯醇(PVA),厚度為0.5;欽米?？梢岳斫?，該強(qiáng)化層116為可選擇結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參閱圖2及圖3，本發(fā)明實(shí)施例中絞線的制備方法主要包括以下步驟
步驟一提供一碳納米管結(jié)構(gòu)214。
該碳納米管結(jié)構(gòu)214可以為一碳納米管膜或多層重疊設(shè)置的碳納米管 膜。所述碳納米管膜包括多個(gè)碳納米管，相鄰的碳納米管之間有間隙，且該 碳納米管平行于所述碳納米管膜的表面。所述相鄰的碳納米管之間的距離可 大于碳納米管的直徑。所述碳納米管膜可具有自支撐結(jié)構(gòu)。所謂"自支撐"即 該碳納米管膜無需通過一支撐體支撐，也能保持自身特定的形狀。該自支撐 的碳納米管膜包括多個(gè)碳納米管，該多個(gè)碳納米管通過范德華力相互吸引并 首尾相連，從而使碳納米管膜具有特定的形狀。所述碳納米管膜的制備方法可包括以下步驟
首先，提供一碳納米管陣列216,優(yōu)選地，該陣列為超順排碳納米管陣列。
本發(fā)明實(shí)施例提供的碳納米管陣列216為單壁碳納米管陣列，雙壁碳納 米管陣列，及多壁碳納米管陣列中的一種或多種。本實(shí)施例中，該超順排碳 納米管陣列的制備方法采用化學(xué)氣相沉積法，其具體步驟包括(a)提供一 平整基底，該基底可選用P型或N型硅基底，或選用形成有氧化層的硅基底， 本實(shí)施例優(yōu)選為采用4英寸的硅基底；(b)在基底表面均勻形成一催化劑層， 該催化劑層材料可選用鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)或其任意組合的合金之 一；(c)將上述形成有催化劑層的基底在700~900°C的空氣中退火約30分 鐘 90分鐘；(d)將處理過的基底置于反應(yīng)爐中，在保護(hù)氣體環(huán)境下加熱到 500~740。C,然后通入碳源氣體反應(yīng)約5~30分鐘，生長得到超順排碳納米管 陣列，其高度為200 400微米。該超順排碳納米管陣列為多個(gè)彼此平行且垂 直于基底生長的碳納米管形成的純碳納米管陣列。通過上述控制生長條件， 該超順排碳納米管陣列中基本不含有雜質(zhì)，如無定型碳或殘留的催化劑金屬 顆粒等。該超順排碳納米管陣列中的碳納米管彼此通過范德華力緊密接觸形 成陣列。該超順排碳納米管陣列與上述基底面積基本相同。
本實(shí)施例中碳源氣可選用乙炔、乙烯、曱烷等化學(xué)性質(zhì)較活潑的碳?xì)浠?合物，本實(shí)施例優(yōu)選的碳源氣為乙炔；保護(hù)氣體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w，本實(shí)施 例優(yōu)選的保護(hù)氣體為氬氣。
其次，采用一拉伸工具從所述碳納米管陣列216中拉取獲得一碳納米管膜。
所述碳納米管膜的制備方法包括以下步驟采用一拉伸工具從碳納米管 陣列216中拉取獲得一碳納米管膜。其具體包括以下步驟(a)從一碳納米 管陣列中選定一個(gè)或具有一定寬度的多個(gè)碳納米管，本實(shí)施例優(yōu)選為采用具 有一定寬度的膠帶、鑷子或夾子接觸碳納米管陣列216以選定一個(gè)或具有一 定寬度的多個(gè)碳納米管；(b)以一定速度拉伸該選定的碳納米管，從而形成 首尾相連的多個(gè)碳納米管片段，進(jìn)而形成一連續(xù)的碳納米管膜。該拉取方向 沿基本垂直于碳納米管陣列216的生長方向。
在上述拉伸過程中，該多個(gè)碳納米管片段在拉力作用下沿拉伸方向逐漸脫離基底的同時(shí)，由于范德華力作用，該選定的多個(gè)碳納米管片段分別與其 它碳納米管片段首尾相連地連續(xù)地被拉出，從而形成一連續(xù)、均勻且具有一 定寬度的碳納米管膜。該碳納米管膜包括多個(gè)首尾相連的碳納米管，該碳納
米管基本沿拉伸方向排列。請(qǐng)參閱圖4，該碳納米管膜包括多個(gè)擇優(yōu)取向排 列的碳納米管。進(jìn)一步地，所述碳納米管膜包括多個(gè)首尾相連且定向排列的 碳納米管片段，碳納米管片段兩端通過范德華力相互連接。該碳納米管片段 包括多個(gè)相互平行排列的碳納米管。所述碳納米管膜的長度及寬度與該碳納 米管陣列216的尺寸及步驟(a)中選定的多個(gè)碳納米管的寬度有關(guān)，所述 碳納米管膜的寬度最大不超過該碳納米管陣列216的直徑，所述碳納米管膜 的長度可達(dá)100米以上。
該直接拉伸獲得的擇優(yōu)取向的碳納米管膜比無序的碳納米管膜具有更 好的均勻性及導(dǎo)電性能。同時(shí)該直接拉伸獲得碳納米管膜的方法簡單快速， 適宜進(jìn)^f于工業(yè)化應(yīng)用。
步驟二形成導(dǎo)電材料附著于所述碳納米管結(jié)構(gòu)214表面。
所述形成導(dǎo)電材料附著于所述碳納米管結(jié)構(gòu)214表面的方法可采用物 理方法，如物理氣相沉積法(PVD)包括真空蒸鍍或離子'減射等，也可采用 化學(xué)方法，如電鍍或化學(xué)鍍等。優(yōu)選地，本實(shí)施例采用物理方法中的真空蒸 鍍法形成所述導(dǎo)電材料附著于所述碳納米管結(jié)構(gòu)214表面。所述碳納米管結(jié) 構(gòu)214為單層碳納米管膜。
所述采用真空蒸鍍法形成導(dǎo)電材料于所述碳納米管結(jié)構(gòu)214表面的方 法包括以下步驟首先，提供一真空容器210,該真空容器210具有一沉積 區(qū)間，該沉積區(qū)間底部和頂部分別i文置至少一個(gè)蒸發(fā)源212，該至少一個(gè)蒸 發(fā)源212按形成導(dǎo)電材料的先后順序依次沿碳納米管結(jié)構(gòu)214的拉伸方向設(shè) 置，且每個(gè)蒸發(fā)源212均可通過一個(gè)加熱裝置(圖未示)加熱。上述碳納米 管結(jié)構(gòu)214設(shè)置于上下蒸發(fā)源212中間并間隔一定距離，其中碳納米管結(jié)構(gòu) 214正對(duì)上下蒸發(fā)源212設(shè)置。該真空容器210可通過外接一真空泵(圖未 示)抽氣達(dá)到預(yù)定的真空度。所述蒸發(fā)源212材料為待沉積的導(dǎo)電材料。其 次，通過加熱所述蒸發(fā)源212，使其熔融后蒸發(fā)或升華形成導(dǎo)電材料蒸汽， 該導(dǎo)電材料蒸汽遇到冷的碳納米管結(jié)構(gòu)214后，在碳納米管結(jié)構(gòu)214上下表 面凝聚，形成導(dǎo)電材料附著于所述碳納米管結(jié)構(gòu)214表面。由于碳納米管結(jié)構(gòu)214中的碳納米管之間存在間隙，并且碳納米管結(jié)構(gòu)214的厚度較薄，導(dǎo) 電材料可以滲透進(jìn)入所述碳納米管結(jié)構(gòu)214中，從而沉積在每沖艮碳納米管表 面。沉積導(dǎo)電材料層后的碳納米管結(jié)構(gòu)214的微觀結(jié)構(gòu)照片請(qǐng)參閱圖5和圖 6?？梢岳斫猓ㄟ^調(diào)節(jié)碳納米管結(jié)構(gòu)214和每個(gè)蒸發(fā)源212的距離以及蒸 發(fā)源212之間的距離，可使每個(gè)蒸發(fā)源212具有一個(gè)沉積區(qū)。當(dāng)需要沉積多 層導(dǎo)電材料時(shí)，可將多個(gè)蒸發(fā)源212同時(shí)加熱，使碳納米管結(jié)構(gòu)214連續(xù)通 過多個(gè)蒸發(fā)源的沉積區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)沉積多層導(dǎo)電材料。
為提高導(dǎo)電材料蒸汽密度并且防止導(dǎo)電材料被氧化，真空容器210內(nèi)真 空度應(yīng)達(dá)到1帕(Pa)以上。本發(fā)明實(shí)施例中，所述真空容器210中的真空 度為4 x l(T4Pa。
可以理解，也可將步驟一中的碳納米管陣列216直接放入上述真空容器 210中。首先，在真空容器210中采用一拉伸工具從所述碳納米管陣列216 中拉取獲得一定寬度的碳納米管膜。然后，加熱上述至少一個(gè)蒸發(fā)源212， 沉積導(dǎo)電材料于所述碳納米管膜表面。以一定速度不斷地從所述碳納米管陣 列216中拉取碳納米管膜，且使所述碳納米管膜連續(xù)地通過上述蒸發(fā)源212 的沉積區(qū)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從碳納米管陣列216中拉取碳納米管膜及形成導(dǎo)電材料 于所述碳納米管膜表面的連續(xù)生產(chǎn)。
本發(fā)明實(shí)施例中，所述采用真空蒸鍍法形成導(dǎo)電材料的步驟具體包括以 下步驟形成一層潤濕層于所述碳納米管膜表面；形成一層過渡層于所述潤 濕層的外表面；形成一層導(dǎo)電層于所述過渡層的外表面；形成一層抗氧化層 于所述導(dǎo)電層的外表面。其中，上述形成潤濕層、過渡層及抗氧化層的步驟 均為可選擇的步驟。具體地，可將上述碳納米管膜連續(xù)地通過上述各層材料 所形成的蒸發(fā)源的沉積區(qū)，進(jìn)而形成所述導(dǎo)電材料附著于所述碳納米管膜表 面。故，所述真空容器210可實(shí)現(xiàn)碳納米管表面具有至少一層導(dǎo)電材料的碳 納米管膜的連續(xù)生產(chǎn)。
另外，在所述形成導(dǎo)電材料于所述碳納米管膜的表面之后，可進(jìn)一步包 括在所述碳納米管膜表面形成強(qiáng)化層的步驟。所述形成強(qiáng)化層的步驟包括以 下步驟將形成有導(dǎo)電材料的碳納米管膜通過一裝有聚合物溶液的裝置220, 使聚合物溶液浸潤整個(gè)碳納米管膜，該聚合物溶液通過分子間作用力粘附于 所述導(dǎo)電材料的外表面；以及固化聚合物溶液，形成一強(qiáng)化層。
9步驟四扭轉(zhuǎn)所述碳納米管結(jié)構(gòu)214，形成一絞線。
所述扭轉(zhuǎn)上述沉積有導(dǎo)電材料的^^納米管結(jié)構(gòu)214形成一絞線222的步 驟可通過多種方式實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例可采用下述兩種方式形成所述絞線222: 其一，通過將粘附于上述碳納米管結(jié)構(gòu)214 —端的拉伸工具固定于一旋轉(zhuǎn)電 機(jī)上；扭轉(zhuǎn)該碳納米管結(jié)構(gòu)214，從而形成一絞線222。其二，提供一個(gè)尾 部可以粘住碳納米管結(jié)構(gòu)214的紡紗軸，將該紡紗軸的尾部與碳納米管結(jié)構(gòu) 214的一端結(jié)合后，將該紡紗軸以旋轉(zhuǎn)的方式扭轉(zhuǎn)該碳納米管結(jié)構(gòu)214，形 成一絞線222?？梢岳斫?，上述紡紗軸的i走轉(zhuǎn)方式不限，可以正轉(zhuǎn)，可以反 轉(zhuǎn)，或者正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)相結(jié)合。優(yōu)選地，上述扭轉(zhuǎn)碳納米管結(jié)構(gòu)214可沿碳納 米管結(jié)構(gòu)214的拉伸方向以螺旋方式扭轉(zhuǎn)。所形成的絞線222的掃描電鏡照 片請(qǐng)參見圖7及圖8。
進(jìn)一步地，多個(gè)絞線222可平行設(shè)置組成一束狀結(jié)構(gòu)的多股絞線或相互 扭轉(zhuǎn)形成一絞線結(jié)構(gòu)的多股絞線。該束狀結(jié)構(gòu)或絞線結(jié)構(gòu)的多股絞線相比單 個(gè)絞線222具有較大的直徑。另外，也可將沉積有導(dǎo)電材料的碳納米管結(jié)構(gòu) 214重疊設(shè)置并扭轉(zhuǎn)形成一絞線222。所制備的絞線222的直徑可不受碳納 米管結(jié)構(gòu)214的尺寸的限制，可根據(jù)需要制備具有任意尺寸的直徑的絞線 222。本實(shí)施例中，大約500層沉積有導(dǎo)電材料的碳納米管結(jié)構(gòu)214重疊設(shè) 置并扭轉(zhuǎn)后形成一絞線222，該絞線222的直徑可達(dá)到3-5毫米。
可以理解，本發(fā)明并不限于上述方法獲得絞線222，只要能使所述碳納 米管結(jié)構(gòu)214形成絞線222的方法都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
所制得的絞線222可進(jìn)一步收集在巻筒224上。收集方式為將絞線222 纏繞在巻筒224上。
可選擇地，上述碳納米管結(jié)構(gòu)214的形成步驟、形成導(dǎo)電材料的步驟、 沉積有導(dǎo)電材料的碳納米管結(jié)構(gòu)214的扭轉(zhuǎn)步驟及絞線222的收集步驟均可 在上述真空容器210中進(jìn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)絞線222的連續(xù)生產(chǎn)。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試可知，采用上述方法得到的絞線222的電阻率比直接將未包 覆導(dǎo)電材料的碳納米管結(jié)構(gòu)214扭轉(zhuǎn)獲得的純碳納米管線的電阻率有所降 低。該絞線的電阻率可為10xl(T8Q.m 500xl(T8Q.m,而純碳納米管線的電阻 率則為lxl(T5Q.m~2xlO-5Q.m。本實(shí)施例中，純碳納米管線的電阻率為 1.91xl(T5Q.m,絞線222的電阻率為360xl(T8Q.m。
10與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明實(shí)施例提供的采用導(dǎo)電材料包覆碳納米管所
制造的絞線及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，采用導(dǎo)電材抖包覆的碳納米 管形成的絞線比純碳納米管線具有更好的導(dǎo)電性。其二，絞線中包含多個(gè)通 過范德華力首尾相連的碳納米管，且每個(gè)碳納米管表面均形成有至少一層導(dǎo) 電材料，其中，碳納米管起導(dǎo)電及支撐作用，在碳納米管上沉積導(dǎo)電材料后 所形成的絞線比采用現(xiàn)有技術(shù)中的金屬拉絲方法得到的金屬導(dǎo)電絲更細(xì)，適 合制作超細(xì)微線纜。其三，由于碳納米管為中空的管狀結(jié)構(gòu)，且形成于碳納 米管外表面的導(dǎo)電材料的厚度只有幾個(gè)納米，因此，電流在通過導(dǎo)電材料時(shí) 基本不會(huì)產(chǎn)生趨膚效應(yīng)，從而避免了信號(hào)在絞線傳輸過程中的衰減。其四，
由于碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)性能，且具有中空的管狀結(jié)構(gòu)，因此，該含有 碳納米管的絞線比純金屬導(dǎo)線具有更高的機(jī)械強(qiáng)度及更輕的質(zhì)量，適合特殊 領(lǐng)域，如航天領(lǐng)域及空間設(shè)備的應(yīng)用。其五，所述絞線是通過對(duì)所述碳納米 管膜進(jìn)行扭轉(zhuǎn)而制造，制備方法簡單方便、成本較低。其六，所述從碳納米 管陣列直接拉伸獲得碳納米管膜的步驟及形成至少 一層導(dǎo)電材料的步驟均 可在一真空容器中進(jìn)行，有利于絞線的規(guī)?；a(chǎn)。其七，由于多個(gè)絞線可 平行設(shè)置或相互扭轉(zhuǎn)形成一具有較大直徑的絞線或?qū)⒍鄠€(gè)碳納米管結(jié)構(gòu)重 疊設(shè)置再進(jìn)行扭轉(zhuǎn)形成一具有較大直徑的絞線，故所述纜芯的直徑不限，故 該絞線可用于電力傳輸領(lǐng)域中的纜心，且由于碳納米管質(zhì)量較輕，則該從而 有利于制備質(zhì)量較輕的電力線纜。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當(dāng)然這些依據(jù)
本發(fā)明精神所作的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種絞線的制備方法，包括以下步驟提供一碳納米管結(jié)構(gòu)；形成導(dǎo)電材料附著于所述碳納米管結(jié)構(gòu)表面；以及扭轉(zhuǎn)所述碳納米管結(jié)構(gòu)，形成一絞線。
2. 如權(quán)利要求1所述的絞線的制備方法，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括 一碳納米管膜，該碳納米管膜包括多個(gè)> 友納米管，相鄰的碳納米管之間有間隙， 且該碳納米管膜具有自支撐結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述的絞線的制備方法，其特征在于，所迷碳納米管結(jié)構(gòu)包括 一碳納米管膜，該碳納米管膜包括多個(gè)碳納米管，相鄰的碳納米管之間有間隙， 且該碳納米管平行于所述碳納米管膜的表面。
4. 如權(quán)利要求1所述的絞線的制備方法，其特征在于，所述形成導(dǎo)電材料的方法 包括物理氣相沉積法、化學(xué)鍍及電鍍中的一種。
5. 如權(quán)利要求4所述的絞線的制備方法，其特征在于，所述形成導(dǎo)電材料的方法 包括真空蒸鍍法或?yàn)R射法。
6. 如權(quán)利要求5所述的絞線的制備方法，其特征在于，所述形成導(dǎo)電材料的方法 為真空蒸鍍法，其包括以下步驟提供一真空容器，該真空容器具有一沉積區(qū)間，該沉積區(qū)間底部和頂部分別 放置至少一個(gè)蒸發(fā)源，所述蒸發(fā)源的材料為待沉積的導(dǎo)電材料； 設(shè)置上述碳納米管結(jié)構(gòu)于上下蒸發(fā)源中間并間隔一定距離，碳納米管結(jié)構(gòu)正 對(duì)上下蒸發(fā)源設(shè)置；以及加熱所述蒸發(fā)源，使其熔融后蒸發(fā)或升華形成導(dǎo)電材料蒸汽，該導(dǎo)電材料蒸 汽遇到冷的碳納米管結(jié)構(gòu)后，在碳納米管結(jié)構(gòu)上下表面凝聚，形成導(dǎo)電材料 附著于所述^f友納米管結(jié)構(gòu)表面。
7. 如權(quán)利要求6所述的絞線的制備方法，其特征在于，所述形成導(dǎo)電材料的過 程包括形成一層導(dǎo)電層于所述^f友納米管結(jié)構(gòu)的外表面的步驟。
8. 如權(quán)利要求7所述的絞線的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電層的材料為金、 銀、銅或其合金，該導(dǎo)電層的厚度為1 20納米。
9. 如權(quán)利要求7所述的絞線的制備方法，其特征在于，在所述形成導(dǎo)電層的步驟之前進(jìn)一步包括形成一層潤濕層于所述碳納米管結(jié)構(gòu)表面的步驟，上述導(dǎo)電 層形成在所述潤濕層的外表面。
10. 如權(quán)利要求9所述的絞線的制備方法，其特征在于，在所述形成導(dǎo)電層的步 驟之前，形成潤濕層的步驟之后進(jìn)一步包括形成一層過渡層于所述潤濕層的外 表面，上述導(dǎo)電層形成在所述過渡層的外表面。
11. 如權(quán)利要求7所述的絞線的制備方法，其特征在于，在所述形成導(dǎo)電層的步 驟之后進(jìn)一步包括形成一層抗氧化層于所述導(dǎo)電層的外表面。
12. 如權(quán)利要求7所述的絞線的制備方法，其特征在于，在所述形成導(dǎo)電材料于 所述碳納米管結(jié)構(gòu)表面之后，進(jìn)一步包括在所述碳納米管結(jié)構(gòu)外表面形成強(qiáng)化 層的步驟。
13. 如權(quán)利要求12所述的絞線的制備方法，其特征在于，所述形成強(qiáng)化層的步驟 具體包括以下步驟將形成有導(dǎo)電材料的碳納米管結(jié)構(gòu)通過一裝有聚合物溶液 的裝置，使聚合物溶液浸潤整個(gè)碳納米管結(jié)構(gòu)，該聚合物溶液通過分子間作用 力粘附于所述導(dǎo)電材料的外表面；以及固化聚合物溶液，形成一強(qiáng)化層。
14. 如權(quán)利要求1所述的絞線的制備方法，其特征在于，所述扭轉(zhuǎn)所述碳納米管 結(jié)構(gòu)，形成一絞線的過程具體包括以下步驟將上述碳納米管結(jié)構(gòu)一端固定于 一旋轉(zhuǎn)電機(jī)上；以及扭轉(zhuǎn)所述碳納米管結(jié)構(gòu)，形成一絞線。
15. 如權(quán)利要求1所述的絞線的制備方法，其特征在于，所述扭轉(zhuǎn)所述碳納米管 結(jié)構(gòu)，形成一絞線的過程具體包括以下步驟提供一個(gè)尾部可以粘住碳納米管 結(jié)構(gòu)的紡紗軸，將該紡紗軸的尾部與碳納米管結(jié)構(gòu)的一端結(jié)合；以及將該紡紗 軸以旋轉(zhuǎn)的方式扭轉(zhuǎn)該碳納米管結(jié)構(gòu)，形成一絞線。
16. 如權(quán)利要求14或15所述的絞線的制備方法，其特征在于，所述碳納米管結(jié) 構(gòu)為直接從一碳納米管陣列中拉取獲得，所述扭轉(zhuǎn)碳納米管結(jié)構(gòu)的過程包括沿 碳納米管結(jié)構(gòu)的拉伸方向扭轉(zhuǎn)該碳納米管結(jié)構(gòu)的步驟。
17. 如權(quán)利要求1所述的絞線的制備方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所獲得的 絞線相互平行排列或相互扭轉(zhuǎn)排列，形成一多股絞線的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種絞線的制備方法，包括以下步驟提供一碳納米管結(jié)構(gòu)；形成導(dǎo)電材料附著于所述碳納米管結(jié)構(gòu)表面；以及扭轉(zhuǎn)所述碳納米管結(jié)構(gòu)，形成一絞線。
文檔編號(hào)H01B5/00GK101499338SQ20091000244
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者亮 劉, 鍇 劉, 姜開利, 翟永超, 范守善, 趙清宇 申請(qǐng)人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司