碳纳米管膜及其制备方法

专利名称：碳纳米管膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种碳纳米管膜及其制备方法，尤其涉及一种透光性较好的碳纳米管 膜及其制备方法。
背景技术：
碳纳米管(Carbon Nanotube, CNT)是一种由石墨烯片卷成的中空管状物，其具有 优异的力学、热学及电学性质，因此具有广阔的应用领域。由于单根碳纳米管的直径只有 几个纳米至几十纳米，难于进行加工，为便于实际应用，人们尝试将大量碳纳米管作为原材 料，制成具有较大尺寸的宏观结构。碳纳米管膜(Carbon Nanotube Film, CNT Film)即为 此种宏观结构的具体形式之一。冯辰等人在2008年8月13日公开的中国专利申请CN101239712A中揭露了一种 从碳纳米管阵列中直接拉取获得的碳纳米管膜，这种碳纳米管膜具有宏观尺度且能够自支 撑，其包括多个在范德华力作用下首尾相连的碳纳米管。由于在这种直接拉取获得的碳纳 米管膜中碳纳米管基本平行于碳纳米管膜表面，且相互并排的碳纳米管间存在一定间隙， 因此该碳纳米管膜较为透明。另外，由于该碳纳米管膜中碳纳米管基本沿同一方向排列，因 此该碳纳米管膜能够较好的发挥碳纳米管轴向具有的导电及导热等各种优异性质，具有极 为广泛的应用前景。然而，该直接拉取获得的碳纳米管膜中，相邻且并排的碳纳米管之间由于范德华 力的作用会聚集接触从而形成较大直径的碳纳米管束，该碳纳米管束具有较大密度，使碳 纳米管膜的透光性受到影响。

发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种具有较好透光性的碳纳米管膜及其制备方法。一种碳纳米管膜的制备方法，其包括以下步骤提供一碳纳米管初级膜，该碳纳米 管初级膜由若干碳纳米管组成，所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向排列；采用一激 光束沿平行于该若干碳纳米管择优取向的方向逐行扫描该碳纳米管初级膜，从而在该碳纳 米管初级膜中的局部位置形成多个减薄区域，该多个减薄区域沿该若干碳纳米管择优取向 的方向排列成至少一行。—种碳纳米管膜，该碳纳米管膜由若干碳纳米管组成，所述若干碳纳米管为沿同 一方向择优取向排列，该碳纳米管膜中定义有多个减薄区域，该多个减薄区域沿该若干碳 纳米管择优取向的方向排列成至少一行。相较于现有技术，由于碳纳米管初级膜经激光扫描后部分碳纳米管被氧化形成减 薄区域，其中减薄区域的碳纳米管分布密度降低，使该碳纳米管膜透光性增强。该激光扫描 沿碳纳米管初级膜中碳纳米管择优取向的方向，使两个相邻的扫描行间的部分碳纳米管初 级膜不致被破坏，从而使该碳纳米管膜在碳纳米管轴向的方向上具有较好的导电性，提高 该碳纳米管膜的各向异性。


图1是本发明实施例碳纳米管初级膜制备过程示意图。图2是本发明实施例碳纳米管初级膜扫描电镜照片。图3是图2的碳纳米管初级膜中碳纳米管片段的结构示意图。图4是将图2的碳纳米管初级膜铺设于一基底的过程示意图。图5是本发明实施例一种具有间隔的减薄区域的碳纳米管膜的俯视示意图。图6是本发明实施例一种具有连续的减薄区域的碳纳米管膜的俯视示意图。图7是激光减薄法制备本发明实施例碳纳米管膜的正视示意图。图8是激光光斑在碳纳米管初级膜表面的一种移动路线示意图。图9是本发明实施例激光减薄后形成的减薄区域的扫描电镜照片。图10是本发明实施例另一种具有间隔的减薄区域的碳纳米管膜的俯视示意图。图11是本发明实施例另一种具有连续的减薄区域的碳纳米管膜的俯视示意图。主要元件符号说明碳纳米管膜100碳纳米管初级膜120碳纳米管阵列150拉伸工具110碳纳米管片段143碳纳米管145基底140粘结剂层130激光束170减薄区域126扫描行124长条形区域128光斑180激光装置160
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本发明实施例碳纳米管膜及其制备方法。本发明实施例提供一种具有较好透光性的碳纳米管膜100的制备方法，其包括以 下步骤步骤一提供一碳纳米管初级膜120。请参阅图1，该碳纳米管初级膜120可以从一碳纳米管阵列150中直接拉取获得， 其具体包括以下步骤(一 )提供一碳纳米管阵列150。该碳纳米管阵列150通过化学气相沉积法形成于一生长基底表面，优选为超顺排 的碳纳米管阵列150。该碳纳米管阵列150包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管基本彼此平行且垂直于生长基底表面。通过控制生长条件，该碳纳米管阵列150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。所述碳纳米管阵列150的制备方法可参阅冯辰等人 在2008年8月13公开的中国专利申请CN101239712A。该碳纳米管阵列150中的碳纳米管可以至少包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及 多壁碳纳米管中的一种。所述碳纳米管的直径为1纳米 50纳米，长度为50纳米 5毫 米。本实施例中，碳纳米管的长度优选为100微米 900微米。可以理解，本发明实施例提供的碳纳米管阵列150不限于通过上述方法制备，也 可为石墨电极恒流电弧放电沉积法、激光蒸发沉积法等。( 二)采用一拉伸工具110从该碳纳米管阵列150中拉取获得该碳纳米管初级膜 120。其具体包括以下步骤(a)从所述碳纳米管阵列150中选定一碳纳米管片段，本实施 例优选为采用具有一定宽度的胶带或粘性基条接触该碳纳米管阵列150以选定具有一定 宽度的一碳纳米管片段；(b)通过移动该拉伸工具110，以一定速度拉取该选定的碳纳米管 片段，从而首尾相连的拉出多个碳纳米管片段，进而形成一连续的碳纳米管初级膜120。该 拉伸工具110基本沿平行于生长基底表面的方向移动。在上述步骤(二)中，该通过拉伸工具110选定的碳纳米管片段可仅为一碳纳米 管，也可由多个基本相互平行的碳纳米管组成。该多个碳纳米管相互并排使该碳纳米管片 段具有一定宽度。当该被选定的一个或多个碳纳米管在拉力作用下沿拉取方向逐渐脱离基 底的同时，由于范德华力作用，与该选定的碳纳米管相邻的其它碳纳米管首尾相连地相继 地被拉出，从而形成一连续、均勻且具有一定宽度的碳纳米管初级膜120。请参阅图2，所述碳纳米管初级膜120是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所 述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管初级膜120中 大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸 方向基本平行于碳纳米管初级膜120的表面。进一步地，所述碳纳米管初级膜120中多数 碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管初级膜120中基本朝同一方向 延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首 尾相连。当然，所述碳纳米管膜中存在少数偏离该延伸方向的碳纳米管，这些碳纳米管不会 对碳纳米管初级膜120中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为 碳纳米管初级膜120不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬 空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管初级膜120置于(或固定于)间隔一定距离设置 的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管初级膜120能够悬空保持自身膜状状 态。所述自支撑主要通过碳纳米管初级膜120中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排 列的碳纳米管而实现。具体地，所述碳纳米管初级膜120中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非 绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸 方向。因此，不能排除碳纳米管初级膜120的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列 的碳纳米管之间可能存在部分接触。具体地，请参阅图3，每一碳纳米管初级膜120包括多个连续且定向排列的碳纳米 管片段143。该多个碳纳米管片段143通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段143由 多个相互平行的碳纳米管145组成，该多个相互平行的碳纳米管145通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段143具有任意的长度、厚度、均勻性及形状。所述碳纳米管初级膜120的厚度为0. 5纳米 100微米，长度及宽度与碳纳米管 阵列的面积有关。当该碳纳米管阵列150的直径为4英寸时，该碳纳米管初级膜120的宽 度约为0. 5纳米 10厘米。该碳纳米管初级膜120的比表面积大于100平方米每克。在上述选定碳纳米管并拉取的步骤中，由于难以通过拉伸工具110控制选定的碳 纳米管片段的厚度，且并排的碳纳米管之间易通过范德华力的吸引而相互聚集接触，形成 直径较大的碳纳米管束，使拉取获得的碳纳米管初级膜120厚度均勻性不佳。该碳纳米管 束包含的碳纳米管数量较多，使碳纳米管束密度较大，因此透光性差，从而使得该碳纳米管 初级膜120具有较差的透光性。经测试，该碳纳米管初级膜120的可见光透过率最大为 75%。请参阅图4，该从碳纳米管阵列150中拉取获得的碳纳米管初级膜120可通过其自 身的自支撑性悬空设置，也可进一步设置于一基底140表面，其具体包括以下可选择步骤 提供一基底140 ；将该碳纳米管初级膜120铺设于该基底140 —表面。由于本实施例中碳 纳米管阵列150非常纯净，且由于碳纳米管本身的比表面积非常大，所以该碳纳米管初级 膜120本身具有较强的粘性。因此，该碳纳米管初级膜120可直接通过自身的粘性固定在 所述基底140表面。该基底140可以为一透明或不透明的硬性或柔性基底，该基底140的材料不限，能 够为保护该碳纳米管初级膜120并为该碳纳米管初级膜120提供一定支撑即可。该基底 140的材料可以为玻璃、石英、塑料或树脂。本实施例中，该基底140为一聚对苯二甲酸乙二 醇酯(PET)透明平板基底。进一步地，将该碳纳米管初级膜120铺设于该基底140表面前可进一步包括在该 基底140表面涂覆一粘结剂层130的步骤。该粘结剂层130均勻的涂覆在该基底140表面。 该粘结剂层130的材料不限，可以将该碳纳米管初级膜120与该基底140更为牢固地结合 即可，如一压敏胶、热敏胶或光敏胶等。本实施例中，该粘结剂层130的材料可以为丙烯酸 丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、醋酸乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸、过氧化苯甲酰及甲 苯及醋酸乙酯的混合物。步骤二 采用一激光束170沿该若干碳纳米管择优取向的方向逐行扫描该碳纳米 管初级膜120从而在该碳纳米管初级膜120中的局部位置形成多个减薄区域126，该多个减 薄区域1 沿该若干碳纳米管择优取向方向排列成至少一行。定义所述大多数碳纳米管的整体延伸方向为X。该多个减薄区域1 可以沿方向 χ排列形成一个扫描行1 或多个扫描行124。该多个减薄区域1 是以一定顺序在该碳 纳米管初级膜120中依次形成。请参阅图5，当该多个减薄区域沿方向χ排列成多行时，可 先采用激光束沿方向χ在该碳纳米管初级膜120中形成一扫描行124，该扫描行IM包括 多个沿平行于该择优取向的方向χ排列的减薄区域126 ；再在与该扫描行IM相间隔的位 置以同样的方式形成另一扫描行124，最后以上述方式基本均勻的在整个碳纳米管初级膜 120中形成多个间隔的扫描行124。该多个扫描行IM可等间隔排列或不等间隔排列，但应 防止某一区域的扫描行IM分布过于密集。优选地，该多个扫描行IM等间隔且基本平行的 分布于该碳纳米管初级膜120中。相邻的两个扫描行124的间距d为1微米 5毫米，优 选为10 100微米，本实施例为20微米。在一个实施例中，d远大于位于同一扫描行IM中减薄区域126的间距。该每一扫描行124的形成方法具体可以是沿方向χ依次形成多个减薄区域126。请 参阅图5及图6，该多个减薄区域126可相互间隔设置或连续设置形成一长条形区域128。 当该多个减薄区域126间隔设置时，该多个减薄区域126可相互等间隔。当该多个减薄区 域126连续设置时，该一个扫描行124中的多个减薄区域126可相互连续地沿方向χ从碳 纳米管初级膜120 —端延伸至另一端。该扫描行124的宽度D，即该减薄区域126的直径， 亦即由该多个减薄区域126组成的长条形区域128的宽度为1微米 5毫米，优选为10微 米 100微米，本实施例为20微米。优选地，每个减薄区域126的面积基本相同，多个扫描 行124中，每扫描行124的减薄区域126的数量基本相同。通过上述依次的在整个碳纳米管初级膜120表面间隔的局部减薄的方法，可降低 该减薄区域126中碳纳米管的分布密度或基本去除该减薄区域126中的碳纳米管，从而减 小该碳纳米管初级膜120的碳纳米管的分布密度，得到的碳纳米管膜100具有较好的透光 性。可定义单位面积的碳纳米管膜中碳纳米管的质量为分布密度。优选地，该减薄区域126 内碳纳米管的分布密度比未减薄前下降50%至100%，从而使该减薄区域126内的透光度 从原来的75%提高到85%以上，比减薄区域126外的透光度提高10%至20%。该形成的 碳纳米管膜100宏观仍为一膜状结构。由于该减薄区域126是沿方向χ逐行形成，且相邻 的扫描行124之间具有一定间距，因此可以保证该碳纳米管膜100在相邻的两个扫描行124 之间具有完整的首尾相连的碳纳米管，不致因减薄降低该碳纳米管膜100沿方向χ的导电 性，相反地，因减薄使该碳纳米管膜100在垂直于χ方向且位于碳纳米管膜100内的y方向 上的导电性显著降低，从而提高该碳纳米管膜100在χ方向上和y方向上导电性的差异。可以理解，上述将碳纳米管初级膜120铺设于基底140的步骤可以在步骤二之前 或之后进行。该碳纳米管初级膜120可预先铺设于所述基底140表面后被激光束170扫描 减薄，也可悬空设置的被激光束170扫描减薄，减薄后具有多个减薄区域126的碳纳米管膜 100可进一步被铺设于所述基底140表面。请一并参阅图5至图8，步骤二具体包括以下步骤。(一 )提供一激光装置160，从该激光装置160发射激光束170至该碳纳米管初级 膜120表面形成一光斑180。该激光装置160可发射一脉冲激光束170，该激光束170的功率不限，可为1瓦至 100瓦。该激光束170具有较好的定向性，因此在碳纳米管初级膜120表面可形成一光斑 180。该激光束170在碳纳米管初级膜120表面具有的功率密度可大于0. 053 X IO12瓦特/ 平方米。本实施例中，该激光装置160为一个二氧化碳激光器，该激光器的功率为12瓦特。 可以理解，该激光装置160也可以选择为能够发射连续激光的激光器。该光斑180基本为圆形，直径为1微米 5毫米，优选为20微米。可以理解，该光 斑180可为将激光束170聚焦后形成或由激光束170直接照射在碳纳米管初级膜120表面 形成。聚焦形成的光斑180可具有较小的直径，如20微米。将激光束170不经过聚焦直接 照射形成的光斑180具有较大的直径，如3毫米。所述激光装置 160也可包括多个激光器。当该激光装置160包括多个激光器时， 该光斑可以为条状或其他形状，该条状光斑的宽度为1微米 5毫米，优选为20微米。( 二)使该碳纳米管初级膜120与该激光束170相对运动，从而使该光斑180沿该碳纳米管初级膜120的方向χ移动，形成至少一扫描行124，该扫描行包括多个沿方向χ排 列的减薄区域126。该 光斑180沿该碳纳米管初级膜120中方向χ移动，以沿方向χ减薄该碳纳米管 初级膜120。为使该光斑180与碳纳米管初级膜120相对运动，可保持该激光束170固定不 动，通过移动该碳纳米管初级膜120实现；或者固定该碳纳米管初级膜120不动，通过移动 该激光束170实现。该激光装置160可整体相对于该碳纳米管初级膜120平移，或者仅通 过改变激光装置160出光部的出光角度，实现发射的激光束170形成的光斑180在该碳纳 米管初级膜120的位置变化。该同一扫描行124中的多个减薄区域126可以间隔或连续设置。由于该脉冲激光 束170由多个不连续的激光脉冲组成，当激光束170与碳纳米管初级膜120相对运动的速 度较大，该多个不连续的激光脉冲能够照射在该碳纳米管初级膜120表面的不同位置，从 而实现对碳纳米管初级膜120不连续的局部减薄，形成多个不连续的圆形减薄区域126。当 该激光束170与碳纳米管初级膜120相对运动速度小于光斑180的直径与激光脉冲频率的 乘积(相对运动速度<光斑直径X激光脉冲频率)时，该多个不连续的激光脉冲照射在碳 纳米管初级膜120表面的位置相互连接或部分重合，使该多个减薄区域126呈连续分布。由 于该光斑沿该碳纳米管初级膜120中方向χ移动，该连续分布的减薄区域126的长度方向 与方向χ平行。本实施例中，同一扫描行中相邻的两个减薄区域126间的距离小于100微 米。可以理解，当采用一连续激光作为激光束170时，可通过程序设定激光器的开关， 与碳纳米管初级膜120的运动相配合，从而形成间隔或连续的减薄区域126。可以理解，由于碳纳米管吸收能量后温度升高并与氧气反应，只需确保使足够能 量的激光在较短的时间内照射至碳纳米管表面，即可达到减薄该碳纳米管初级膜120的目 的。因此，可通过采用不同功率、波长或脉冲频率的激光装置160，并相应调整激光束170 与碳纳米管初级膜120的相对运动速度以及光斑180的大小达到局部减薄碳纳米管初级膜 120的目的。可以理解，该激光装置160也不限于脉冲激光器，只要能够发射激光使碳纳米 管局部减薄即可。如图9所示，该减薄区域126的碳纳米管的分布密度减小或该减薄区域 126的碳纳米管全部被刻蚀。进一步地，可以在所述碳纳米管初级膜120中间隔的形成多个扫描行124。为形成多个扫描行124，可将碳纳米管初级膜120沿垂直于大多数碳纳米管整体 延伸的方向y相对于激光束170平移一定距离，再将碳纳米管初级膜120沿平行方向X相 对于激光束170运动；也可将激光束170沿垂直于方向y相对于碳纳米管初级膜120移动 一定距离，再使激光束170沿方向χ相对于碳纳米管初级膜120运动。本实施例中，该光斑 180在该碳纳米管初级膜120表面移动的路线如图8所示。可以理解，为通过激光减薄该碳纳米管初级膜120，所述步骤(二)中，该碳纳米管 初级膜120放置于一具氧气的环境中，如一空气中，从而使被激光束170照射的碳纳米管中 的碳与氧气反应生成二氧化碳。为尽可能除去该碳纳米管初级膜120中存在的较大直径的碳纳米管束，该激光束 170应尽可能均勻的扫描该碳纳米管初级膜120的整个表面，从而在该碳纳米管初级膜120 表面形成多个均勻且间隔分布的扫描行124。
由于碳纳米管对激光具有较好吸收特性，该碳纳米管初级膜120中具有较大直径 的碳纳米管束将会吸收较多的热量，从而被烧蚀去除，使形成的碳纳米管膜100的透光性 大幅度上升。本实施例中的碳纳米管膜100整体的光透过率可以大于75%。优选地，该碳 纳米管膜100光透过率为95%。请参阅图10，由于在步骤(二 )中，该光斑180沿该碳纳米管初级膜120中方向χ 移动，使该激光束170沿碳纳米管初级膜120中大多数碳纳米管整体延伸方向减薄碳纳米 管束，因此，当 碳纳米管初级膜120的一个扫描行124减薄完毕，需要减薄下一个扫描行124 时，无须使两个扫描行124中的减薄区域126在y方向上对准。如图10所示，当光斑180沿该碳纳米管初级膜120中方向χ移动时，即使两扫描 行124中的减薄区域126交错排列，也不会影响该两扫描行124间的碳纳米管145。因此， 形成的碳纳米管膜100在两个相邻的扫描行124之间的碳纳米管145可以保持完整地首尾 相连状态而不受破坏，使该碳纳米管膜100在方向χ上的导电性不受影响。可以理解，当该减薄区域126连续时，沿方向χ进行减薄的优点尤为明显。请参阅 图11，当沿方向χ形成连续的减薄区域126时，相邻的两个扫描行124之间的碳纳米管145 不会被减薄，从而使碳纳米管膜100在方向χ的电导率及强度基本不受影响；相邻两扫描行 之间沿方向χ首尾相连的碳纳米管145不会被切断，避免使碳纳米管膜100在方向χ的电 导率及强度大幅下降。为尽可能除去该碳纳米管初级膜120中的碳纳米管束，该相邻的两个扫描行124 之间的间距不宜太大，为不影响碳纳米管膜100的导电性，该相邻的两个扫描行124之间的 间距不宜太小。优选地，该两个相邻的扫描行124之间的间距为1微米 5毫米，优选为20 微米。可以理解，该通过激光减薄后得到的碳纳米管膜100宏观仍为一自支撑的膜状结 构，透光性在减薄后得到提升，而由于沿方向X进行减薄，碳纳米管膜100在方向X上的导 电性得到一定程度的保持，在方向y上的导电性降低，从而使该碳纳米管膜100具有较好的 各向异性。请参阅表1，表1为通过激光减薄的方法形成具有多个减薄区域126的碳纳米管膜 100的具体参数，使用的激光功率为3. 6瓦，脉冲频率为100kHz，该碳纳米管膜100的长度 及宽度均为约30毫米。表 1
编号 加工速度 间距d X方向方块电阻~ Y方向方块电阻可见光透过率~ ~12000mm/s 0.04mm 3 千欧270 千欧85%
~~2500mm/s 0.08mm 1.9 千欧560 千欧95% 如果在步骤二中，该碳纳米管初级膜120为自支撑的悬空设置并减薄，则可进一 步进行一步骤三，将减薄后得到的碳纳米管膜100铺设于一基底140表面。该碳纳米管膜 100可通过自身的粘性与该基底140结合，或通过一预先涂附在基底表面的粘结剂层130与 该基底140结合。
另外，可在该基底140表面先涂附一层绝缘的高分子材料溶液，将该碳纳米管膜 100覆盖该高分子溶液，使该碳纳米管膜100嵌入该高分子溶液后，使该高分子溶液固化， 从而形成一复合膜。固化后的高分子材料能起到粘结剂层130的作用。另外，由于高分子 材料阻隔Y方向碳纳米管之间的接触，该复合膜比单一的碳纳米管膜100的各向异性进一
步提尚。请参阅图5，6，10及11，所述具有较好透光性的碳纳米管膜100由若干碳纳米管组成，所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向排列，该碳纳米管膜100中定义有多个减薄 区域126及减薄区域126外的非减薄区域。该多个减薄区域126沿该若干碳纳米管择优取 向的方向χ排列成至少一行，形成至少一扫描行124，该扫描行124中的减薄区域126沿方 向χ排列。该碳纳米管膜100可包括多个相互间隔的扫描行124，该多个扫描行124为依次 分别形成。所述碳纳米管膜100由所述碳纳米管初级膜120形成，具有与碳纳米管初级膜120 基本相同的结构，然而该碳纳米管膜100进一步定义多个减薄区域126。该多个减薄区域126可以阵列方式分布于该非减薄区域中，或以交错排列的方式 分布于该非减薄区域中。具体地，该扫描行124均与方向χ平行，该同一扫描行124中的多 个减薄区域126在方向χ基本对准，多个扫描行124的减薄区域126在方向y上可对准或 不对准的交错设置。该两个相邻的扫描行124间具有沿方向χ从碳纳米管膜100的一端延 伸至另一端的完整的部分碳纳米管初级膜120。该相邻的两个扫描行124之间的距离为1 微米 5毫米，优选为20微米。所述排列成多行的多个减薄区域126相互平行且等间距设 置。该同一扫描行124的多个减薄区域126可间隔设置或连续设置。所述同一扫描行124 的多个减薄区域126可进一步相互等间隔设置，间隔优选小于100微米。该连续设置的减薄 区域126的长度方向与该方向χ平行。所述多个减薄区域126优选具有基本相同的面积。 所述每一扫描行124优选具有基本相同数量的减薄区域126。该减薄区域126通过激光照射的方式使碳纳米管发热并氧化形成。该减薄区域 126具有较为稀少的碳纳米管，该减薄区域126中碳纳米管的分布密度可以为非减薄区域 碳纳米管的分布密度的50%以下，从而使该减薄区域126的可见光透过率从原先的约75% 提高到85%以上，比非减薄区域的可见光透过率高10%以上。该激光扫描沿碳纳米管整体 延伸方向，使两个相邻的扫描行124间的部分碳纳米管初级膜120不致被破坏，从而使该碳 纳米管膜100在碳纳米管整体延伸方向上的具有较好的导电性，提高该碳纳米管膜100的 各向异性。该碳纳米管膜100可应用于透明电极、薄膜晶体管、触摸屏等领域。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精 神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
权利要求
1.一种碳纳米管膜的制备方法，其包括以下步骤提供一碳纳米管初级膜，该碳纳米管初级膜由若干碳纳米管组成，所述若干碳纳米管 为沿同一方向择优取向排列；采用一激光束沿平行于该若干碳纳米管择优取向的方向逐行扫描该碳纳米管初级膜， 从而在该碳纳米管初级膜中的局部位置形成多个减薄区域，该多个减薄区域沿该若干碳纳 米管择优取向的方向排列成至少一行。
2.如权利要求1所述的碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述采用激光束扫描前 预先将碳纳米管初级膜铺设于一基底表面。
3.如权利要求1所述的碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述采用激光束扫描时 的碳纳米管初级膜为悬空设置，激光束扫描后的碳纳米管初级膜进一步被铺设于一基底表
4.如权利要求2或3所述的碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，在将所述碳纳米管初 级膜铺设于所述基底表面前进一步包括一在所述基底表面涂覆一粘结剂层的步骤。
5.如权利要求1所述的碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述采用激光束扫描的 步骤包括提供一激光装置；从该激光装置发射激光束照射至所述碳纳米管初级膜表面形成一光斑；以及使所述碳纳米管初级膜与所述激光束相对运动，从而使该光斑沿平行于该碳纳米管初 级膜中碳纳米管择优取向的方向移动。
6.如权利要求5所述的碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述使碳纳米管初级膜 与所述激光束相对运动的方法包括保持所述激光束固定不动，移动所述碳纳米管初级膜； 或者固定所述碳纳米管初级膜不动，移动所述激光束，从而使所述碳纳米管初级膜与所述 激光束相对运动。
7.如权利要求1所述的碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述激光束沿所述碳纳 米管择优取向的方向多次的逐行扫描该碳纳米管初级膜，依次在所述碳纳米管初级膜中形 成多个间隔的扫描行，每一扫描行包括多个沿平行于该择优取向的方向排列的减薄区域。
8.如权利要求1所述的碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述激光束包括多个激 光脉冲或一连续激光。
9.一种碳纳米管膜，该碳纳米管膜由若干碳纳米管组成，所述若干碳纳米管为沿同一 方向择优取向排列，其特征在于，该碳纳米管膜中定义有多个减薄区域，该多个减薄区域沿 该若干碳纳米管择优取向的方向排列成至少一行。
10.如权利要求9所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述减薄区域的可见光透过率比减 薄区域外的可见光透过率高10%以上。
11.如权利要求9所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述减薄区域为通过激光束扫描形成。
12.如权利要求9所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述碳纳米管膜为自支撑结构。
13.如权利要求9所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述碳纳米管膜中大多数碳纳米管 的整体延伸方向基本朝同一方向，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米 管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。
14.如权利要求9所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述多个减薄区域排列成多行，各 行的多个减薄区域相互对准设置或交错设置。
15.如权利要求14所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述排列成多行的多个减薄区域 为通过激光束逐行依次扫描形成。
16.如权利要求14所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述排列成多行的多个减薄区域 中，相邻两行的间距为1微米至5毫米。
17.如权利要求14所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述排列成多行的多个减薄区域 相互平行且等间距设置。
18.如权利要求9所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述排列在同一行的多个减薄区域 相互间隔设置或连续设置。
19.如权利要求9所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述排列在同一行的多个减薄区域 相互等间隔设置。
20.如权利要求19所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述排列在同一行的多个减薄区 域中任意相邻的两个减薄区域间的距离小于100微米。
21.如权利要求9所述的碳纳米管膜，其特征在于，每个减薄区域的面积基本相同。
22.如权利要求14所述的碳纳米管膜，其特征在于，所述多个减薄区域排列成多行时， 每行的减薄区域的数量基本相同。
全文摘要
本发明涉及一种碳纳米管膜的制备方法，其包括以下步骤提供一碳纳米管初级膜，该碳纳米管初级膜由若干碳纳米管组成，所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向排列；采用一激光束沿平行于该若干碳纳米管择优取向的方向逐行扫描该碳纳米管初级膜，从而在该碳纳米管初级膜中的局部位置形成多个减薄区域，该多个减薄区域沿该若干碳纳米管择优取向的方向排列成至少一行。本发明还涉及一种碳纳米管膜。该碳纳米管膜可应用于透明电极、薄膜晶体管、触摸屏等领域。
文档编号C01B31/02GK102086035SQ200910250040
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者冯辰, 刘亮 申请人:北京富纳特创新科技有限公司