碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法，尤其涉及 一种碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管膜或碳纳米管线的制备方法。
【背景技术】
[0002] 碳纳米管（CarbonNanotube,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尺寸为 纳米级，难于加以利用，人们尝试将多个碳纳米管作为原材料，制成具有较大尺寸的宏观碳 纳米管结构。例如由多个碳纳米管形成的宏观膜状结构，即碳纳米管膜（CarbonNanotube Film)，以及由多个碳纳米管形成的宏观线状结构，即碳纳米管线（CarbonNanotube Wire)。
[0003] 公告号为CN101458975B的中国发明专利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较好的透明度，且具有宏观尺度并能够自 支撑，其包括多个在范德华力作用下首尾相连的碳纳米管。由于这种直接从阵列中拉 取获得的碳纳米管膜中碳纳米管基本沿同一方向延伸，因此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，具有极为广泛的产业前景，例如可以应用于触摸 屏（如中国专利CN101419518B)、液晶显示器(如中国专利CN101498865B)、扬声器(如中 国专利CN101605289B)、加热装置（如中国专利CN101868066B)、薄膜晶体管（如中国专利 CN101582449B)及导电线缆(如中国专利CN101499337B)等多种领域。
[0004] 这种特殊的碳纳米管膜的形成原理是超顺排生长的碳纳米管阵列中碳纳米管之 间通过范德华力紧密结合，使在拉取部分碳纳米管时，与之相邻的碳纳米管由于范德华力 的作用可以首尾相连的被连续地拉出，从而逐渐形成一个由首尾相连的碳纳米管构成的碳 纳米管膜。然而，由于碳纳米管之间仅靠范德华力相互吸引而成膜，一旦阵列的形态被破坏 或改变，就有可能导致无法连续地拉出均匀的碳纳米管膜，因此传统的做法是在生长基底 (一般是单晶硅片）表面生长阵列之后，直接对生长基底上的碳纳米管阵列进行碳纳米管膜 的拉取作业。
[0005] 因此，碳纳米管阵列的生产者实际是将阵列连同生长基底一并提供给客户。然而， 这不但使生长基底的回收周期变长，不利于快速投入到新阵列的生长，也容易使昂贵的单 晶硅片在运输途中遭到破坏而报废。另外，也可通过相同原理从碳纳米管阵列中拉取获得 碳纳米管线，而碳纳米管线在生产制备上同样存在上述问题。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的碳纳米管阵列的转移方法及碳 纳米管结构的制备方法。
[0007] -种碳纳米管阵列的转移方法，包括以下步骤：提供一代替基底及一生长基底，该 生长基底表面具有碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列靠近该生长基底的表面为第一表面，远 离该生长基底的表面为第二表面，该碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可以从 该碳纳米管阵列中连续地拉出，该碳纳米管结构包括多个首尾相连的碳纳米管；将该碳纳 米管阵列从该生长基底转移至该代替基底，并保持该碳纳米管阵列的形态仍能够使该碳纳 米管结构从该碳纳米管阵列中连续地拉出，包括：将该代替基底设置在该碳纳米管阵列的 第二表面，并使该代替基底与该碳纳米管阵列的第二表面之间具有粘结层；以及通过移动 该代替基底与该生长基底中的至少一方，使该代替基底与该生长基底相远离，从而使该碳 纳米管阵列与该生长基底分离，并转移至该代替基底。
[0008] -种碳纳米管结构的制备方法，包括以下步骤：提供一代替基底及一生长基底，该 生长基底表面具有碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列靠近该生长基底的表面为第一表面，远 离该生长基底的表面为第二表面，该碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可以从 该碳纳米管阵列中连续地拉出，该碳纳米管结构包括多个首尾相连的碳纳米管；将该碳纳 米管阵列从该生长基底转移至该代替基底，并保持该碳纳米管阵列的形态仍能够使该碳纳 米管结构从该碳纳米管阵列中连续地拉出，包括将该代替基底设置在该碳纳米管阵列的第 二表面，并使该代替基底与该碳纳米管阵列的第二表面之间具有粘结层；以及通过移动该 代替基底与该生长基底中的至少一方，使该代替基底与该生长基底相远离，从而使该碳纳 米管阵列与该生长基底分离，并转移至该代替基底；通过加热去除该代替基底与该碳纳米 管阵列之间的该粘结层；以及从该代替基底上的碳纳米管阵列拉取该碳纳米管结构。
[0009] -种碳纳米管结构的制备方法，包括以下步骤：提供一第一基底及一第二基底，该 第一基底表面具有碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列靠近该第一基底的表面为第一表面，远 离该第一基底的表面为第二表面，该碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可以从 该碳纳米管阵列中连续地拉出，该碳纳米管结构包括多个首尾相连的碳纳米管；将该碳纳 米管阵列从该第一基底转移至该第二基底，并保持该碳纳米管阵列的形态仍能够使该碳纳 米管结构从该碳纳米管阵列中连续地拉出，包括将该第二基底设置在该碳纳米管阵列的第 二表面，并使该第二基底与该碳纳米管阵列的第二表面之间具有粘结层；以及通过移动该 第二基底与该第一基底中的至少一方，使该第二基底与该第一基底相远离，从而使该碳纳 米管阵列与该第一基底分离，并转移至该第二基底。
[0010] 相较于现有技术，所述碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法中， 在生长阶段与拉膜阶段，碳纳米管阵列设置于不同基底，作为拉膜阶段的基底可以选择廉 价材料制造。因此，碳纳米管阵列的生产者可以将阵列转移至代替基底上，将代替基底连同 阵列提供给客户，而较为昂贵的生长基底可迅速回收，从而优化了生产流程。因此，本发明 的碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法对于碳纳米管膜和线在产业上的 应用具有极为重要的意义，能够带来实际的成本降低及生产方式的变革。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的示意图。
[0012] 图2为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
[0013] 图3为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得碳纳米管膜的结构示意图。
[0014] 图4为本发明实施例提供的碳纳米管结构的制备方法的示意图。
[0015] 图5为本发明实施例从转移至代替基底表面的碳纳米管阵列中拉取碳纳米管膜 的照片。
[0016] 主要元件符号说明
如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0017] 以下将结合附图对本发明的碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方 法作进一步的详细说明。
[0018] 请参阅图1，本发明提供一种碳纳米管阵列10的转移方法，包括以下步骤： S1，提供一代替基底30及一生长基底20,该生长基底20表面具有碳纳米管阵列10,该 碳纳米管阵列10靠近该生长基底20的表面为第一表面102,远离该生长基底20的表面为 第二表面104,该碳纳米管阵列10的形态能够使得一碳纳米管结构40可以从该碳纳米管阵 列10中连续地拉出； S2,将该碳纳米管阵列10从该生长基底20转移至该代替基底30,并保持该碳纳米管阵 列10的形态仍能够使该碳纳米管结构40从该碳纳米管阵列10中连续地拉出，包括： S21，将该代替基底30设置在该碳纳米管阵列10的第二表面104,并使该代替基底30 与该碳纳米管阵列10的第二表面104之间具有粘结层120 ;以及 S22,通过移动该代替基底30与该生长基底20中的至少一方，使该代替基底30与该生 长基底20相远离，从而使该碳纳米管阵列10与该生长基底20分离，并转移至该代替基底 30 〇
[0019] 该碳纳米管结构40包括首尾相连的碳纳米管，是由多个碳纳米管通过范德华力 相互结合并首尾相连形成的宏观结构，例如可以为碳纳米管膜或碳纳米管线。
[0020] 首先对生长于该生长基底20且能够从中拉取碳纳米管膜40的碳纳米管阵列10 进行介绍。
[0021] 该碳纳米管阵列10为通过化学气相沉积的方法生长在该生长基底20的表面。该 碳纳米管阵列10中的碳纳米管基本彼此平行且垂直于生长基底20表面，相邻的碳纳米管 之间相互接触并通过范德华力相结合。通过控制生长条件，该碳纳米管阵列10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。由于基本不含杂质且碳纳米管相互间紧 密接触，相邻的碳纳米管之间具有较大的范德华力，足以使在拉取一些碳纳米管(也就是碳 纳米管片段）时，能够使相邻的一些碳纳米管(也就是相邻的碳纳米管片段）通过范德华力 的作用被首尾相连，连续不断的拉出，由此形成连续的自支撑宏观结构，如碳纳米管膜或碳 纳米管线。这种能够使碳纳米管首尾相连的从其中拉出的碳纳米管阵列10也称为超顺排 碳纳米管阵列10。该生长基底20的材料可以为P型硅、N型硅或氧化硅等适合生长超顺排 碳纳米管阵