形成納米管網狀結構的系統和方法
【技術領域】
[0001]本公開的領域總體上涉及納米管技術，更特別地，涉及形成納米管網狀結構的系統和方法。
【背景技術】
[0002]碳納米管是基本上由管形式的單原子厚石墨烯片材構成的小管形結構。通常，碳納米管可被分類為單壁碳納米管或多壁碳納米管。單壁碳納米管只具有一個圓柱形石墨層，多壁碳納米管具有兩個或更多個嵌套的圓柱形石墨層。碳納米管通常具有小于大約100納米的直徑并且具有使得納米管的長度顯著大于其直徑的大長寬比。例如，碳納米管的長度與直徑的比率可以大于大約1000:1。此外，碳納米管顯露了表現出高強度、特有電性質，并且是有效熱導體。這種特征使得碳納米管有利于用于各種機械、電子和/或熱應用中。
[0003]然而，實際應用中使用碳納米管通常因碳納米管的小尺寸而受到限制。近來，已經創建了許多已知工藝來形成可在這種實際應用中實現的尺寸逐漸變大的碳納米管結構。一種已知的工藝包括將碳納米管分散在溶液池中，從而將碳納米管在溶液中基本上對齊，重復地收集通過溶液池的基板表面上的碳納米管。通常，在基板具有不同取向時重復收集碳納米管。接著，將基板表面上累積的碳納米管相聯接，以形成碳納米管網狀結構，或“巴基紙(buckypaper) ”。然而，在這些工藝中形成的碳納米管網狀結構的大小通常因基板尺寸和/或溶液池受到限制。
【發明內容】
[0004]在一個方面，提供了一種用于制造納米管網狀結構的系統。該系統包括:第一納米管收集設備，其包括第一基板，所述第一基板被構造成在其附著表面上收集基本上在第一方向上對齊的多個納米管；第二納米管收集設備，其包括第二基板，所述第二基板被構造成在其附著表面上收集基本上在第二方向上對齊的多個納米管。所述第一納米管收集設備和所述第二納米管收集設備被構造成將所述多個納米管在界面處進行組合。所述系統還包括第一能量源，所述第一能量源被構造成將能量向著所述多個納米管之間的界面引導，其中，所述能量被構造成將所述多個納米管相接合以形成納米管網狀結構。
[0005]在另一個方面，提供了一種用于收集納米管的設備。該設備包括:溶液池，其包括懸浮在所述溶液的表面上的多個納米管；給料系統，其被構造成連續引導包括附著表面的基板經過所述溶液的表面。當所述給料系統引導所述附著表面經過所述溶液的表面時，所述多個納米管以基本上平行的方向結合到所述附著表面。
[0006]在又一個方面，提供了一種形成納米管網狀結構的方法。該方法包括:連續引導包括附著表面的基板經過包括懸浮于溶液的表面上的多個納米管的溶液池的表面，使得所述多個納米管在第一方向上結合到所述附著表面；將處于所述第一方向的多個納米管與處于第二方向的多個納米管組合，所述多個納米管在它們之間限定的界面處被組合；將所述多個納米管在所述界面處熱結合，以形成所述納米管網狀結構。
【附圖說明】
[0007]圖1是示例性飛行器制造和維修方法的流程圖。
[0008]圖2是示例性飛行器的框圖。
[0009]圖3是示例性納米管網狀結構制造系統的示意圖示。
[0010]圖4是可用于圖3中示出的納米管網狀結構制造系統的示例性第一納米管收集設備的放大示意圖示。
[0011]圖5是可用于圖4中示出的第一納米管收集設備的示例性預對齊裝置的俯視圖。
[0012]圖6是可用于圖3中示出的納米管網狀結構制造系統的示例性第二納米管收集設備的放大示意圖示。
[0013]圖7是可用于圖6中示出的第二納米管收集設備的替代預對齊裝置的俯視圖。
【具體實施方式】
[0014]本文中描述的實現方式涉及用于制造碳納米管網狀結構的系統和方法。在示例性實現方式中，系統包括Langmuir-Blodgett型設備，該設備包括溶液池并且在溶液的表面上懸浮有多個納米管。該系統還包括輸送帶式給料系統，該輸送帶式給料系統基本上連續引導柔性的、細長基板經過溶液的表面，使得納米管結合到基板。來自第一輸送帶式給料系統的納米管與來自第二輸送帶式給料系統組合，以形成納米管網狀結構。通過基本上連續將納米管結合到輸送帶式給料系統的基板，當納米管被組合時，形成基本上連續的納米管網狀結構。如此，本文中描述的系統有助于基本上連續制造其尺寸僅在一個維度(即，基板的寬度)上受限的納米管網狀結構。
[0015]參照附圖，可在飛行器制造和維護方法100(圖1中示出)的背景下借助飛行器102(圖2中示出)描述本公開的實現方式。在預制造期間，可在制造過程期間使用飛行器102的包括規格和設計104的數據并且可采購106與機體相關的其它材料。在制造期間，進行飛行器102的部件和子組件制造108和系統整合110，之后飛行器102進入其檢定和交付過程112。在成功妥善處理和完成機身檢定后，飛行器102可進入服役114。當由客戶使用的服役期間，安排飛行器102進行周期性、常規和定期的維護檢修116，包括例如任何改裝、重構、和/或翻新。在替代實現方式中，制造和維護方法100可借助除了飛行器外的交通工具實現。
[0016]可由系統整合商、第三方、和/或運營商(例如，顧客)執行或完成與飛行器制造和/或維護100相關的各部分和過程。出于進行此描述的目的，系統整合商可包括(而不限于)任何數量的飛行器制造商和主系統分包商；第三方可包括(而不限于)任何數量的供應商、轉包商以及供貨商；并且操作員可以是航空公司、租賃公司、軍事實體、服務組織等。
[0017]如圖2中所示，通過方法100制造的飛行器102可包括帶有多個系統120的機體118和內飾122。高級系統120的示例包括推進系統124、電子系統126、液壓系統128和/或環境系統130中的一個或多個。可包括任何數量的其它系統。
[0018]可在方法100的任一個或多個階段期間采用本文中實施的設備和方法。例如，可按與飛行器102在服役時制造的部件或子組件類似的方式構造或制造對應于部件制造過程108的部件或子組件。另外，例如，通過顯著加快飛行器102的組裝和/或降低飛行器102的組裝成本，可在制造階段108和110期間利用一個或多個設備實施方式、方法實施方式或其組合。類似地，例如，在定期的維護檢修116期間，可在維修或保養飛行器102的同時利用設備實施方式、方法實施方式或其組合中的一個或多個。
[0019]如本文中使用的，術語“飛行器”可包括(但不限于只包括)飛機、無人駕駛飛行器(UAV)、滑翔機、直升機和/或在空中飛行的任何其它物體。另外，在替代實現方式中，本文中描述的飛行器制造和維護方法可用于任何制造和/或維護操作。
[0020]圖3是示例性納米管網狀結構(匪S)制造系統200的示意圖示。在示例性實現方式中，匪S制造系統200包括第一納米管收集設備202和第二納米管收集設備204。第一納米管收集設備202包括溶液208的第一池206和可與第一池206 —起操作的第一輸送帶式給料系統210，第二納米管收集設備204包括溶液208的第二池212和可與第二池212 —起操作的第二輸送帶式給料系統214。具體地，第一輸送帶式給料系統210包括第一收集輥216、第一粘結輥218、第一張緊輥220和圍繞輥216、218和220結合的第一柔性基板222。第二輸送帶式給料系統214包括第二收集輥224、