绞线的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种绞线的制备方法，包括以下步骤：提供一碳纳米管结构；形成导电材料附着于所述碳纳米管结构表面；以及扭转所述碳纳米管结构，形成一绞线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及一种基于碳纳米管的绞线的 制备方法。
技术介绍
碳纳米管是一种由石墨烯片巻成的中空管状物，其具有优异的力学、热 学及电学性质。碳纳米管应用领域非常广阔，例如，它可用于制作场效应晶 体管、原子力显微镜针尖、场发射电子枪、纳米模板等等。但是，目前基本 上都是在微观尺度下应用碳纳米管，操作较困难。所以，将碳纳米管组装成 宏观尺度的结构对于碳纳米管的宏观应用具有重要意义。范守善等人在Nature, 2002， 419:801, Spinning Continuous CNT Yarns — 文中揭露了从一超顺排碳纳米管阵列中可以拉出 一根连续的纯碳纳米管线， 这种碳纳米管线包括多个在范德华力作用下首尾相接的碳纳米管片段，每个 碳纳米管片段具有大致相等的长度，且每个碳纳米管片段由多个相互平行的 碳纳米管构成。然而，由于上述碳纳米管片段通过相互搭接来形成一连续的 碳纳米管线，导致接触点处的电阻较高，进而导致上述碳纳米管线的电导率 较低，无法代替金属导线，用于信号传输及电气传输领域。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种绞线及其制备方法，该绞线具有良好的导 电性能，并且易于制造，适于低成本大量生产。一种，包括以下步骤提供一碳纳米管结构；形成导电 材料附着于所述碳纳米管结构表面；以及扭转所述碳纳米管结构，形成一绞 线。与现有技术相比较，本专利技术提供的绞线是通过对所述碳纳米管结构进行 扭转而制造，制备方法简单，适于低成本大量生产。另外，由于所述绞线包 括导电材料，故所述绞线具有较好的导电性能。附图说明图1是本专利技术实施例绞线中包覆有导电材料的单根碳纳米管的结构示意图。图2是本专利技术实施例的流程图。 图3是本专利技术实施例绞线的制备装置的结构示意图。 图4是本专利技术实施例碳纳米管膜的扫描电镜照片。 图5是本专利技术实施例沉积导电材料后的碳纳米管膜的扫描电镜照片。 图6是本专利技术实施例沉积导电材料后的碳纳米管膜中的碳纳米管的透射 电镜照片。图7是本专利技术实施例中绞线的扫描电镜照片。图8是本专利技术实施例绞线中沉积导电材料后的碳纳米管的扫描电镜照片。具体实施例方式以下将结合附图详细说明本专利技术实施例绞线的结构及其制备方法。本专利技术实施例提供一种绞线，该绞线由碳纳米管和导电材料构成。该绞 线为一线状结构，线状结构为长径比较大的结构。具体地，该绞线包括多个 碳纳米管，并且，每个碳纳米管表面均包覆至少一层导电材料。其中，每个 碳纳米管具有大致相等的长度，并且，多个碳纳米管通过范德华力首尾相连 形成一绞线。在该碳纳米管绞线中，碳纳米管沿绞线的轴向择优取向排列。 优选地，碳纳米管绕绞线的轴向螺旋状旋转排列。该绞线的直径可以为4.5 纳米 100樣i米，优选地，该绞线的直径为10 30孩i米。请参见图1,该绞线中每一根碳纳米管111表面均包覆至少一层导电材 料。具体地，该至少一层导电材料可包括与碳纳米管lll表面直接结合的润 湿层112、设置在润湿层外的过渡层113、设置在过渡层113外的导电层114 以及设置在导电层114外的抗氧化层115。由于碳纳米管111与大多数金属之间的润湿性不好，因此，上述润湿层 112的作用为使导电层114与碳纳米管111更好的结合。形成该润湿层112 的材料可以为铁、钴、镍、钯或钛等与碳纳米管111润湿性好的金属或它们的合金，该润湿层112的厚度为1~10纳米。本实施例中，所述润湿层112 的材料为镍，厚度约为2纳米。可以理解，所述润湿层112为可选择结构。 所述过渡层113的作用为使所述润湿层112与导电层114更好的结合。 形成该过渡层113的材料可以为与所述润湿层112材料及导电层114材料均 能较好结合的材料，该过渡层113的厚度为1~10納米。本实施例中，该过 渡层113的材料为铜，厚度为2纳米。可以理解，该过渡层113为可选择结 构。所述导电层114的作用为使绞线具有较好的导电性能。形成该导电层 114的材料可以为铜、银或金等导电性好的金属或其合金，该导电层114的 厚度为1~20纳米。本实施例中，该导电层114的材料为银，厚度约为10纳 米。所述抗氧化层115的作用为防止在绞线的制造过程中所述导电层114在 空气中被氧化，从而使绞线的导电性能下降。形成该抗氧化层115的材料可 以为金或铂等在空气中不易氧化的稳定金属或它们的合金，该抗氧化层115 的厚度为1~10纳米。本实施例中，该抗氧化层115的材料为铂，厚度为2 纳米。可以理解，该抗氧化层115为可选择结构。进一步地，为提高绞线的强度，可在该抗氧化层115外进一步设置一强 化层116。形成该强化层116的材料可以为聚乙烯醇(PVA)、聚苯撑苯并二 恶唑(PBO)、聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)等强度较高的聚合物，该 强化层116的厚度为0.1~1微米。本实施例中，该强化层116的材料为聚乙 烯醇(PVA),厚度为0.5;欽米。可以理解，该强化层116为可选择结构。请参阅图2及图3，本专利技术实施例中主要包括以下步骤步骤一提供一碳纳米管结构214。该碳纳米管结构214可以为一碳纳米管膜或多层重叠设置的碳纳米管 膜。所述碳纳米管膜包括多个碳纳米管，相邻的碳纳米管之间有间隙，且该 碳纳米管平行于所述碳纳米管膜的表面。所述相邻的碳纳米管之间的距离可 大于碳纳米管的直径。所述碳纳米管膜可具有自支撑结构。所谓"自支撑"即 该碳纳米管膜无需通过一支撑体支撑，也能保持自身特定的形状。该自支撑 的碳纳米管膜包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管通过范德华力相互吸引并 首尾相连，从而使碳纳米管膜具有特定的形状。所述碳纳米管膜的制备方法可包括以下步骤首先，提供一碳纳米管阵列216,优选地，该阵列为超顺排碳纳米管阵列。本专利技术实施例提供的碳纳米管阵列216为单壁碳纳米管阵列，双壁碳纳 米管阵列，及多壁碳纳米管阵列中的一种或多种。本实施例中，该超顺排碳 纳米管阵列的制备方法采用化学气相沉积法，其具体步骤包括(a)提供一 平整基底，该基底可选用P型或N型硅基底，或选用形成有氧化层的硅基底， 本实施例优选为采用4英寸的硅基底；(b)在基底表面均匀形成一催化剂层， 该催化剂层材料可选用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或其任意组合的合金之 一；(c)将上述形成有催化剂层的基底在700~900°C的空气中退火约30分 钟 90分钟；(d)将处理过的基底置于反应炉中，在保护气体环境下加热到 500~740。C,然后通入碳源气体反应约5~30分钟，生长得到超顺排碳纳米管 阵列，其高度为200 400微米。该超顺排碳纳米管阵列为多个彼此平行且垂 直于基底生长的碳纳米管形成的纯碳纳米管阵列。通过上述控制生长条件， 该超顺排碳纳米管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属 颗粒等。该超顺排碳纳米管阵列中的碳纳米管彼此通过范德华力紧密接触形 成阵列。该超顺排碳纳米管阵列与上述基底面积基本相同。本实施例中碳源气可选用乙炔、乙烯、曱烷等化学性质较活泼的碳氢化 合物，本实施例优选的碳源气为乙炔；保护气体为氮气或惰性气体，本实施 例优选的保护气体为氩气。其次，采用一拉伸工具从所述碳纳米管阵列216中拉取获得一碳纳米管膜。所述碳纳米管膜的制备方法包括以下步骤采用一拉伸工具从碳纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绞线的制备方法，包括以下步骤：　提供一碳纳米管结构；　形成导电材料附着于所述碳纳米管结构表面；以及　扭转所述碳纳米管结构，形成一绞线。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：姜开利，刘亮，刘锴，赵清宇，翟永超，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]