本发明专利技术公开了一种碳纳米管簇的干法密实化技术。由于ＣＶＤ合成的碳纳米管处于稀松排列的状态，在很多使用碳纳米管簇作为导电或导热途径的应用中，多孔性使其优势和潜力无从体现。因此对碳纳米管簇进行密实化处理是非常重要的。本发明专利技术提供了一种干法密实化碳纳米管簇的技术。这一干法密实化工艺，其基本原理为在低压下使用薄膜沉淀技术将碳纳米管簇密封起来。将其取出置于常压下之后，在沉积的薄膜的内外两侧会形成接近于一个大气压的压力差，造成薄膜变形并将压力施加在碳纳米管上，从而实现碳纳米管簇的密实化。和湿法相比，这一干法工艺能显著提高碳纳米管簇密实化过程的一致性和可重复性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的领域为纳米材料的加工技术，潜在的应用领域为微电子器件中的互 联技术等，特别涉及一种。
技术介绍
碳纳米管是一种由管状石墨原子层组成的纳米材料。由于其独特的导电，导热，和 机械性能，碳纳米管二十年来一直是学术界和工业界研究的热点之一，在许多领域都获得 了广泛应用。合成碳纳米管的方法有电弧放电，激光烧蚀，和化学气相沉淀(CVD)等。其中 CVD法的应用最为广泛。其最大的优势就在于通过控制催化剂层的形状，可以定向生长各种 形状和尺度的碳纳米管簇，从而适应各种应用场合。而催化剂层的形状可以通过各种标准 的刻蚀技术来制造。在通过CVD合成定向排列的碳纳米管这一过程中，一个重要的步骤是在惰性和还 原性气体环境中加热催化剂层，使之变成分散排列的纳米颗粒。这些分散排列的催化粒子 在后续步骤中催化碳纳米管的合成。基于以上所述的过程，CVD合成的碳纳米管处于稀松 排列的状态。碳纳米管簇为典型的多孔材料，文献报道典型碳纳米管膜的孔隙率在90%以 上(A. Puretzky, D. Geohegan，S. Jesse, I. Ivanov, and G.Eres，“In situ measurements and modeling of carbon nanotube array growth kinetics during chemical vapor deposition，，，Applied Physics A :Materials Science & Processing, vol. 81, Jul. 2005, PP. 223-240.)。在很多使用碳纳米管簇作为导电或导热途径的应用中，多孔性使其优势和 潜力无从体现。近年来，陆续出现了一些在生长后使碳纳米管簇或膜密实化的技术。文献 (D. Futaba, K. Hata, T. Yamada, T. Hiraoka, Y. Hayamizu, Y. Kakudate, 0. Tanaike, H. Hatori, M. Yumura,and S. Iijima, "Shape-engineerable and highly densely packed single-walled carbon nanotubes and their application as super-capacitor electrodes, ” Nature Materials, vol. 5，2006，pp. 987-994.)是其中最早也最有代表性的 报道。这些技术的原理都是将碳纳米管簇或膜浸在液体(一般为水或各种有机溶剂)，通过 液体的毛细力使碳纳米管紧密排列。
技术实现思路
本专利技术为一种密实化碳纳米管簇的新方法。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。(1)使用反应溅射法沉积50至200纳米厚的二氧化硅薄膜在碳纳米管簇的表面。 这一沉积工艺一般在0. 01 0. 05毫大气压左右进行。(2)将载有碳纳米管簇的基底取出至常压下后，便可观测到碳纳米管簇的密实化 现象。也可以使用等离子加强型化学气相沉淀法沉积同样厚度的二氧化硅薄膜，得到同样 的密实化结果。其它种类的薄膜和薄膜沉积工艺在一定的优化后，也可以使用在这一工艺3中。此方法也可以推广至类似的定向排列的纳米管或纳米线结构的密实化过程。本专利技术的方法和已有报道的基于液体的方法(湿法)不同，这是一种干法密实化 工艺。其基本原理为在低压下使用薄膜沉淀技术将碳纳米管簇密封起来。将其取出置于常 压下之后，在沉积的薄膜的内外两侧会形成接近于一个大气压的压力差，造成薄膜变形并 将压力施加在碳纳米管上，从而实现碳纳米管簇的密实化(见图1)。和湿法相比，如图2 (b) 所示，湿法密实化后的碳纳米管簇形状多种多样，而经该干法密实化后的碳纳米管簇形状 均勻一致，均呈蘑菇状，说明这一干法工艺能显著提高碳纳米管簇密实化过程的一致性、可 控性和可重复性。干法密实化的典型结果示于图2(c)中。附图说明图1干法密实化碳纳米管簇的工艺原理2干法密实化前后的碳纳米管簇的形状比较，(a)密实化前的碳纳米管形状， (b)湿法密实化后的碳纳米管形状，(c)干法密实化后的碳纳米管形状。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进行详细描述。实施例1在0. 01毫大气压下，使用反应溅射法沉积50纳米厚的二氧化硅薄膜在碳纳米管 簇的表面。将载有碳纳米管簇的基底取出至常压下后，便可观测到碳纳米管簇的密实化现象。权利要求一种，其特征在于该方法具有以下的工艺过程和步骤(1)使用反应溅射法沉积50至200纳米厚的二氧化硅薄膜在碳纳米管簇的表面，沉积在0.01～0.05毫大气压下进行；(2)将载有碳纳米管簇的基底取出至常压下后，可得到密实化的碳纳米管簇。全文摘要本专利技术公开了一种碳纳米管簇的干法密实化技术。由于CVD合成的碳纳米管处于稀松排列的状态，在很多使用碳纳米管簇作为导电或导热途径的应用中，多孔性使其优势和潜力无从体现。因此对碳纳米管簇进行密实化处理是非常重要的。本专利技术提供了一种干法密实化碳纳米管簇的技术。这一干法密实化工艺，其基本原理为在低压下使用薄膜沉淀技术将碳纳米管簇密封起来。将其取出置于常压下之后，在沉积的薄膜的内外两侧会形成接近于一个大气压的压力差，造成薄膜变形并将压力施加在碳纳米管上，从而实现碳纳米管簇的密实化。和湿法相比，这一干法工艺能显著提高碳纳米管簇密实化过程的一致性和可重复性。文档编号C01B31/02GK101850961SQ201010201218公开日2010年10月6日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日专利技术者刘建影 申请人:上海大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳纳米管簇的干法密实化方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程和步骤：（１）使用反应溅射法沉积５０至２００纳米厚的二氧化硅薄膜在碳纳米管簇的表面，沉积在０．０１～０．０５毫大气压下进行；（２）将载有碳纳米管簇的基底取出至常压下后，可得到密实化的碳纳米管簇。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建影，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。