專利名稱：粉末冶金法制備碳納米管場發射冷陰極的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備碳納米管場發射冷陰極的方法，尤其是通過粉末冶金的工藝制備碳納米管場發射冷陰極的方法。
背景技術：
場發射器件是一種冷陰極發射，電流密度大、功耗低、響應速度快、工作溫度范圍大、抗輻射、可靠性高等特點，因此對場發射器件的研究一直非常的活躍，特別是近年來碳納米管以其優異的場發射性能吸引了越來越多的注意，為場發射器件的研究開創了一個新方向。一般碳納米管陰極的制作是通過化學氣相沉積的方法，在襯底材料上經過催化劑的作用生長出碳納米管。但是采用這種方法制備的碳納米管主要是在底部同襯底連接，與襯底的結合力較差，在高電場的作用下會受到離子轟擊而從襯底上脫落，造成發射電流明顯下降。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種粉末冶金法制備碳納米管場發射冷陰極的方法，用該方法制備的碳納米管場發射冷陰極能顯著提高碳納米管的附著力，改善碳納米管的抗離子轟擊能力，延長場發射冷陰極的壽命。
技術方案本發明用粉末冶金工藝，將金屬粉末與碳納米管混合后進行研磨，然后經壓制和真空燒結工藝制成塊狀材料，再通過腐蝕去除表面的一薄層金屬，使碳納米管在表面上突出來以便容易產生發射電流。這樣，碳納米管將被金屬材料包圍，顯著提高碳納米管的附著力，改善碳納米管的抗離子轟擊能力，延長場發射冷陰極的壽命。具體工藝步驟如下a、將金屬粉末與碳納米管混合，然后進行研磨，研磨后的顆粒直徑小于0.5微米；b、用壓機將研磨后的金屬粉末與碳納米管的混合物壓制成陰極的形狀；
c、在真空度高于1×10-2Pa的真空燒結爐中進行燒結，燒結的溫度為300-2000攝氏度，時間為0.5-10小時；d、用腐蝕液去除表面的一薄層金屬，使碳納米管突出來。
根據所用不同金屬粉末材料，金屬粉末與碳納米管混合的比例為2∶1到15∶1。
此時，陰極表面的最外層是碳納米管的上部，碳納米管的下部嵌在陰極里面。
有益效果這種方法可以利用現有的粉末冶金工藝制備碳納米管場發射冷陰極。利用這種方法制備的陰極抗離子轟擊能力強，使用壽命長。它包括金屬粉末與碳納米管按比例混合，利用球磨機對其研磨，壓制成形，真空燒結，表面金屬腐蝕的工藝。應用這種技術可以提高碳納米管的附著力，增強碳納米管的抗轟擊能力，延長陰極的壽命。這種方法可以適用于多種金屬粉末。
具體實施例方式
實施例1在本例中，我們以鋁粉與碳納米管混合為例來說明如何實現本發明。具體步驟如下1.將鋁粉與碳納米管按重量比12∶1的比例混合，然后利用球磨機將其研磨成直徑在0.5微米以下的粉末；2.利用壓機將鋁粉與碳納米管混合后的粉末壓制成陰極所需要的形狀；3.在真空燒結爐中對壓制好的材料進行燒結，燒結溫度為600攝氏度左右，保溫時間1小時左右；4、將燒結好的材料放入濃度為30％的硫酸中進行表面腐蝕，去除最外層的一薄層鋁，使碳納米管突出來。
實施例2在本例中，我們以鉬粉與碳納米管混合為例來說明如何實現本發明。具體步驟如下1.將鉬粉與碳納米管按重量比3∶1的比例混合，然后利用球磨機將其研磨成直徑在0.5微米以下的粉末；2.利用壓機將鉬粉與碳納米管混合后的粉末壓制成陰極所需要的形狀；
3.在真空燒結爐中對壓制好的材料進行燒結，燒結溫度為1500～2000攝氏度左右，保溫時間10小時左右；4.將燒結好的材料放入濃度為30％的硝酸中進行表面腐蝕，去除最外層的一薄層鉬，使碳納米管突出來。
權利要求
1.一種粉末冶金法制備碳納米管場發射冷陰極的方法，其特征在于制備的步驟為a、將金屬粉末與碳納米管混合，然后進行研磨，研磨后的顆粒直徑小于0.5微米；b、用壓機將研磨后的金屬粉末與碳納米管的混合物壓制成形陰極的形狀；c、在真空燒結爐中進行燒結，燒結的溫度為300-2000攝氏度，時間為0.5-10小時；d、用腐蝕液去除表面的一薄層金屬，使碳納米管突出來。
2.根據權利要求1所述的粉末冶金法制備碳納米管場發射冷陰極的方法，其特征在于根據所用不同金屬粉末材料，金屬粉末與碳納米管混合的比例為2∶1到15∶1。
3.根據權利要求1所述的粉末冶金法制備碳納米管場發射冷陰極的方法，其特征在于在真空度高于1×10-2Pa的真空燒結爐中進行燒結。
全文摘要
利用粉末冶金工藝制備碳納米管場發射冷陰極的方法。其方法為a.將金屬粉末與碳納米管混合，然后進行研磨，研磨后的顆粒直徑小于0.5微米；b.用壓機將研磨后的金屬粉末與碳納米管的混合物壓制成陰極的形狀；c.在真空度高于1×10
文檔編號C01B31/00GK1564296SQ200410014688
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月19日 優先權日2004年4月19日
發明者婁朝剛, 張曉兵, 雷威 申請人:東南大學