碳纳米管膜及基于该碳纳米管膜的复合膜制造技术

本发明专利技术涉及一种碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个多个基本相互平行且基本平行于碳纳米管膜表面排列的碳纳米管，该碳纳米管膜的具有电阻各向异性，其在垂直于碳纳米管排列方向上的方块电阻为兆欧级。本发明专利技术还提供一种碳纳米管复合膜，该碳纳米管复合膜包括一高分子基体以及设置于高分子基体中的碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个基本相互平行且基本平行于碳纳米管膜表面排列的碳纳米管，该碳纳米管膜的具有电阻各向异性，其在垂直于碳纳米管排列方向上的方块电阻为兆欧级。该兆欧级碳纳米管膜或碳纳米管复合膜可应用于透明电极、薄膜晶体管、触摸屏等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种薄膜，尤其涉及一种碳纳米管膜及基于该碳纳米管膜的复合膜。
技术介绍
从首次发现碳纳米管(Carbon Nanotube, CNT)以来，以碳纳米管为代表的纳米 材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材 料研究的不断深入，其广阔应用前景不断显现出来(“Carbon Nanotube-the Route to Applications”，Ray H. Baughman，et al. Science297，787 (2002))。由于碳纳米管所具有的 独特的电磁学、光学、力学、化学性能等，大量有关其在场发射电子源、传感器、新型光学材 料、软铁磁材料等领域的应用研究不断被报道。碳纳米管膜(Carbon Nanotube Film，CNT Film)为碳纳米管实际应用的具体形式 之一，由于碳纳米管具有优异的导电性能，碳纳米管膜可以应用于透明导电薄膜。现有技术 中，碳纳米管膜的制备除可通过直接生长法获得以外，还可通过碳纳米管粉末获得碳纳米 管膜。例如溶剂点滴干燥法、L-B膜法、印刷法、电泳法，以及滤膜法等。现有技术中，碳纳 米管膜还可以通过从碳纳米管阵列中直接拉取的方法获得。然而，上述碳纳米管膜的制备方法得到的碳纳米管膜中，碳纳米管的分布不均勻， 在各个方向上都有分布，使得该碳纳米管膜在各个方向的电阻基本均勻，具有电阻的各向 同性特性；并且多个碳纳米管相互缠绕形成大直径的碳纳米管束，在应用中，由于这些大直 径的碳纳米管束的形成了良好的导电通道，该碳纳米管膜的方块电阻比较低。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种具有电阻各向异性性质以及方块电阻比较高的碳纳 米管膜。一种碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个每一碳纳米管膜包括多个基本相互平行 且基本平行于碳纳米管膜表面排列的碳纳米管，该碳纳米管膜的具有电阻各向异性，其在 垂直于碳纳米管排列方向上的方块电阻为兆欧级。—种碳纳米管复合膜，该碳纳米管复合膜包括一高分子基体以及设置于高分子基 体中的碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个每一碳纳米管膜包括多个基本相互平行且基本 平行于碳纳米管膜表面排列的碳纳米管，该碳纳米管膜的具有电阻各向异性，其在垂直于 碳纳米管排列方向上的方块电阻为兆欧级。相较于现有技术，由于所述碳纳米管膜中的碳纳米管基本相互平行排列，由于碳 纳米管具有非常好的电阻各向异性，碳纳米管在轴向上具有较好的导电性，在垂直于轴向 的方向上具有非常大的电阻，使得该碳纳米管膜具有非常好的电阻各向异性，并且该碳纳 米管膜中的大直径的碳纳米管束的数量较少，从而该碳纳米管膜在垂直于碳纳米管排列方 向上具有较大的电阻，该碳纳米管膜在垂直于碳纳米管排列方向上的方块电阻为兆欧级。附图说明图1是本专利技术实施例制备碳纳米1f膜方法的示意图。图2是本专利技术实施例采用移动基底制备碳纳米管膜方法的示意图。图3为本专利技术实施例获得的未经过激光处理的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图4是本专利技术实施例固定激光装置制备碳纳米管膜方法的示意图。图5为本专利技术实施例获得的经过激光处理后的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图6为本专利技术实施例获得的从等离子体处理后的碳纳米管阵列中拉出的碳纳米管膜的扫描电镜照片。主要元件符号说明拉伸工具100样品台110基底114碳纳米管阵列116碳纳米管膜118第一载物台120第一基条124第二载物台130第二基条134激光装置140激光器142激光扫描区144可移动基底160具体实施例方式本专利技术提供一种碳纳米管膜或者基于该碳纳米管膜基础上制成的碳纳米管复合 膜。该碳纳米管膜包括多个基本相互平行且基本平行于碳纳米管膜表面排列的碳纳米管。 具体地，所述碳纳米管膜包括多个通过范德华力首尾相连且基本沿同一方向择优取向排 列。所述碳纳米管膜为可通过从碳纳米管阵列中直接拉取获得，为一自支撑结构。所谓“自 支撑结构”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。由于该自支 撑结构的碳纳米管膜中碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使碳纳米管膜具有特定的形 状，形成一自支撑结构。该碳纳米管膜中碳纳米管均沿同一方向定向排列，由于碳纳米管具 有导电各向异性(碳纳米管的导电各向异性是指碳纳米管在其轴向上具有极高的导电性， 在垂直于其轴向的方向具有非常小的导电性)，使得该碳纳米管膜也具有导电各向异性，从 而该碳纳米管膜或者碳纳米管复合膜具有电阻各向异性。所述的碳纳米管膜是由超顺排碳 纳米管阵列中拉取获得的碳纳米管膜处理后获得。由超顺排碳纳米管阵列中直接拉出的碳 纳米管膜中的定向排列的碳纳米管相互结合形成碳纳米管束，由于该碳纳米管膜的厚度以 及密度相对较大，因此需要采用激光处理将该直接由超顺排碳纳米管阵列中拉取获得的碳 纳米管膜中较大的碳纳米管束除去，从而获得密度较小，碳纳米管之间间隙较大的碳纳米 管膜。该碳纳米管膜的方块电阻(定义为正方形的导体薄层，在电流方向所呈现的电阻为方块电阻)比较大。该碳纳米管膜在碳纳米管的排列方向上的方块电阻可以达到几千欧 姆，在垂直于碳纳米管排列的方向上的方块电阻可以达到几兆欧姆。另外，上述碳纳米管膜还可以采用直接处理超顺排碳纳米管阵列之后，再由处理 后的碳纳米管阵列中直接拉取获得。采用等离子处理超顺排碳纳米管阵列，该碳纳米管阵 列的厚度减薄，碳纳米管阵列中每一根碳纳米管的高度变短。从而在处理后的碳纳米管阵 列的基础上，直接拉取出的碳纳米管膜中相邻的碳纳米管之间的间隙较大，从而获得的碳 纳米管膜具有较高的方块电阻。由于碳纳米管膜是直接从碳纳米管阵列拉取获得，碳纳米 管膜中的碳纳米管仍然具有基本相同的排列方向。本专利技术提供的碳纳米管复合膜是在碳纳米管膜的基础上与高分子材料复合而成 的，该碳纳米管复合膜中的碳纳米管具有相同的排列方向。可以通过将本专利技术中的碳纳米 管膜直接铺设于液态的高分子基体表面，使碳纳米管膜与高分子基体复合。也可以先从碳 纳米管阵列拉出碳纳米管膜，再将该碳纳米管膜铺设于高分子基体表面后，再用激光对其 进行处理，将碳纳米管膜中的碳纳米管束去除，从而获得具有兆欧级方块电阻的碳纳米管 复合膜。所述高分子材料可以为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸 乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚亚酰胺(PI)、纤维素酯(SE)、苯并环丁烯(BCB)、聚氯乙 烯(PVC)及丙烯酸树脂等材料中的一种或几种。该碳纳米管复合膜包括一碳纳米管膜复 合在高分子材料基体中，由于该碳纳米管膜在垂直于碳纳米管排列的方向上电阻能达到兆 欧级，因此该碳纳米管复合膜在垂直于碳纳米管排列的方向上的方块电阻可以达到几兆欧 姆。本专利技术提供的兆欧级碳纳米管膜或碳纳米管复合膜，其还具有较高的透光度，可 以大于95%。并且具有非常好的电阻各向异性，其沿碳纳米管排列方向上的电阻为1千欧 姆至5千欧姆，在垂直于碳纳米管排列方向上的电阻为1兆欧姆至5兆欧姆范围内。该碳 纳米管膜或者碳纳米管复合膜可以应用于触摸屏中的导电层，还可应用于透明电极、薄膜 晶体管中。除上述领域外，该碳纳米管膜或者碳纳米管复合膜，还可以用于防静电薄膜。以下将结合附图详细说明本专利技术实施例碳纳米管膜的制备方法。采用激光处理的方法制备具有兆欧级方块电阻的碳纳米管膜的方法请本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管膜，其特征在于，该碳纳米管膜包括多个基本相互平行且基本平行于碳纳米管膜表面排列的碳纳米管，该碳纳米管膜具有电阻各向异性，在垂直于碳纳米管排列方向上的方块电阻为兆欧级。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯辰，潜力，刘亮，
申请(专利权)人：北京富纳特创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]