碳納米管復合膜及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種碳納米管復合膜，包括一聚合物材料以及一碳納米管膜，所述碳納米管膜復合于所述聚合物內部形成一連續膜狀結構，所述碳納米管膜包括多個碳納米管線以及多個碳納米管團簇，該多個碳納米管線間隔設置；該多個碳納米管團簇通過該多個碳納米管線隔開，且位于相鄰的碳納米管線之間的多個碳納米管團簇間隔設置。本發明還提供一種所述碳納米管復合膜的制備方法。
【專利說明】碳納米管復合膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種碳納米管復合膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]透明導電膜是指對可見光的光透過率較高，電導率高的薄膜。自1907年Badker報道了通過濺射鎘并使之熱氧化形成氧化鎘制備出透明導電薄膜以來，透明導電薄膜的研究受到普遍重視。隨著科學的不斷發展，透明導電薄膜在液晶顯示、觸摸屏、電致變色器件、飛機熱窗、除霜玻璃等領域起著重要的作用。
[0003]目前，常用的透明導電膜有氧化銦錫、氧化鋅等金屬氧化物薄膜，這些透明導電膜的制備方法主要包括蒸鍍法、濺射法等方法。蒸鍍法、濺射法屬于玻璃深加工方法，設備復雜、成本較高、不適合大規模生產。且，由于采用上述方法形成透明導電膜時，均需經過一個較高的退火過程，對透明導電膜的基底造成損害，無法在熔點較低的基底上形成，限制了透明導電膜的應用。
[0004]人們研究發現碳納米管具有優異的導電特性，且人們可以通過從碳納米管陣列中采用拉伸的方法制備出一種碳納米管膜，該碳納米管膜不但具有導電性，而且還具有一定的透光度。但該碳納米 管膜是直接從一碳納米管陣列中拉取獲得的，該碳納米管膜中的碳納米管之間僅通過范德華力相互連接，故，該碳納米管的強度較低，不利于該碳納米管膜的廣泛應用。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，確有必要提供一種制備具有較高強度的碳納米管復合膜及其制備方法。
[0006]一種碳納米管復合膜，包括一聚合物材料以及一碳納米管膜，所述碳納米管膜復合于所述聚合物內部形成一連續膜狀結構，所述碳納米管膜包括多個碳納米管線以及多個碳納米管團簇，該多個碳納米管線間隔設置；該多個碳納米管團簇通過該多個碳納米管線隔開，且位于相鄰的碳納米管線之間的多個碳納米管團簇間隔設置。
[0007]一種碳納米管復合膜的制備方法，包括:提供一初始碳納米管膜，該初始碳納米管膜包括多個碳納米管，該多個碳納米管通過范德華力首尾相連且沿第一方向擇優取向延伸；圖案化所述初始碳納米管膜，使所述初始碳納米管膜在所述第一方向上形成至少一行通孔，且每行上至少有兩個間隔設置的通孔；采用一溶劑處理所述形成有至少一行通孔的初始碳納米管膜，使該形成有至少一行通孔的初始碳納米管膜收縮，形成所述一碳納米管膜；以及將所述碳納米管膜與一聚合物材料復合。
[0008]與現有技術相比較，本發明提供的碳納米管復合膜具有以下優點:首先，由于該碳納米管復合膜由多個聚集成束且具有良好機械性能的碳納米管線和碳納米管團簇與一聚合物材料復合而成，故，該碳納米管復合膜具有良好的機械性能。其次，由于該碳納米管復合膜中的多個碳納米管線間隔設置，且該多個碳納米管團簇通過該多個碳納米管線隔開，故，該碳納米管復合膜為一導電異向性的薄膜，有利于該碳納米管復合膜的應用。另外，本發明的碳納米管復合膜的制備方法還具有工藝簡單、成本低廉等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明提供的碳納米管復合膜制備方法的流程圖。
[0010]圖2為本發明提供的碳納米管復合膜制備方法中所采用的碳納米管初級膜的掃描電鏡照片。
[0011]圖3為本發明提供的碳納米管復合膜制備方法中所采用的形成有一行通孔的碳納米管初級膜的平面結構示意圖。
[0012]圖4為本發明提供的碳納米管復合膜制備方法中所采用的形成有多行通孔的碳納米管初級膜的平面結構示意圖。
[0013]圖5為本發明第一實施例提供的碳納米管復合膜的結構示意圖。
[0014]圖6為本發明第一實施例提供的碳納米管復合膜的結構示意圖。
[0015]圖7是本發明第一實施例提供的碳納米管復合膜制備方法的工藝流程圖。
[0016]圖8是本發明第一實施例提供的碳納米管復合膜制備方法中所采用的形成有通孔的碳納米管初級膜的平面結構示意圖。
[0017]圖9為圖8所示的形成有通孔的碳納米管初級膜的部分光學顯微鏡照片。
[0018]圖10為本發第一明實施例提供的碳納米管復合膜制備方法中所采用的碳納米管膜的光學顯微鏡照片。
[0019]圖11是本發明第二實施例提供的碳納米管復合膜的結構示意圖。
[0020]圖12是本發明第二實施例提供的碳納米管復合膜制備方法中所采用的碳納米管膜的光學顯微鏡照片。
[0021]主要元件符號說明
【權利要求】
1.一種碳納米管復合膜，其特征在于，包括一聚合物材料以及一碳納米管膜，所述碳納米管膜復合于所述聚合物內部形成一連續膜狀結構，所述碳納米管膜包括多個碳納米管線以及多個碳納米管團簇，該多個碳納米管線間隔設置；該多個碳納米管團簇通過該多個碳納米管線隔開，且位于相鄰的碳納米管線之間的多個碳納米管團簇間隔設置。
2.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，所述碳納米管膜中的多個碳納米管線平行設置，并沿一第一方向延伸形成一第一導電通路。
3.如權利要求2所述的碳納米管復合膜，其特征在于，所述多個碳納米管團簇沿所述第一方向間隔設置，并沿一第二方向通過所述多個碳納米管線連接形成一第二導電通路，其中該第二方向與所述第一方向交叉。
4.如權利要求3所述的碳納米管復合膜，其特征在于，所述多個碳納米管團簇在所述第二方向上成行排列或交錯排列。
5.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，每個碳納米管線由多個碳納米管構成，該多個碳納米管基本沿碳納米管線的軸向方向延伸且通過范德華力首尾相連。
6.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，所述碳納米管線的直徑大于等于0.1微米，且小于等于100微米。
7.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，每個碳納米管團簇包括多個碳納米管，該多個碳納米管的軸向平行于所述多個碳納米管線的軸向。
8.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，每個碳納米管團簇包括多個碳納米管，該多個碳納米管的軸 向與所述多個碳納米管線的軸向相交設置。
9.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，相鄰的碳納米管線之間的間距大于0.1毫米。
10.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，位于相鄰的碳納米管線之間的碳納米管團簇中的相鄰的碳納米管團簇之間的間距大于I毫米。
11.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，所述碳納米管線與碳納米管團簇之間通過范德華力相互連接。
12.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，所述聚合物材料進一步填充于所述碳納米管線或碳納米管團簇的內部。
13.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，所述聚合物材料為一透明的高分子材料。
14.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，所述碳納米管復合膜的透光度在90%以上。
15.如權利要求1所述的碳納米管復合膜，其特征在于，所述碳納米管線的橫截面為圓形，該圓形的直徑大于等于0.1微米，且小于等于100微米。
16.—種碳納米管復合膜的制備方法，包括: 提供一初始碳納米管膜，該初始碳納米管膜包括多個碳納米管，該多個碳納米管通過范德華力首尾相連且沿第一方向擇優取向延伸； 圖案化所述初始碳納米管膜，使所述初始碳納米管膜在所述第一方向上形成至少一行通孔，且每行上至少有兩個間隔設置的通孔； 采用一溶劑處理所述形成有至少一行通孔的初始碳納米管膜，使該形成有至少一行通孔的初始碳納米管膜收縮，形成所述一碳納米管膜；以及 將所述碳納米管膜與一聚合物材料復合。
17.如權利要求16所述的碳納米管復合膜的制備方法，其特征在于，所述圖案化所述初始碳納米管膜的方法為:采用激光照射或電子束照射所述初始碳納米管膜，使該初始碳納米管膜形成所述多個通孔。
18.如權利要求16所述的碳納米管復合膜的制備方法，其特征在于，所述通孔的形狀為長方形，相鄰的通孔之間的間距大于等于0.1毫米，且所述長方形的長和寬均大于等于0.1毫米。
19.如權利要求16所述的碳納米管復合膜的制備方法，其特征在于，所述采用溶劑處理形成有至少一行通孔的初始碳納米管膜的方法為:將所述形成有至少一行通孔的初始碳納米管膜懸空設置；以及將所述溶劑噴灑到該形成有至少一行通孔的初始碳納米管膜的表面。
20.如權利要求16所述的碳納米管復合膜的制備方法，其特征在于，所述溶劑包括水、乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿。
21.如權利要求16所述的碳納米管復合膜的制備方法，其特征在于，所述將碳納米管膜與聚合物材料復合的方法為:將一聚合物或聚合物單體的溶液或熔融液均勻的涂覆在一基底的表面上，形成一聚合物或聚合物單體的涂層；將所述碳納米管膜鋪設于所述涂層表面；以及，固化所述涂層。
22.如權利要求16所述的碳納米管復合膜的制備方法，其特征在于，所述將碳納米管膜與聚合物材料復合的方法為:將所述碳納米管膜夾持設置在兩個聚合物薄膜之間；以及，加熱使聚合物薄膜熔融并與碳納米管膜復合。
23.如權利要求16所述的碳納米管復合膜的制備方法，其特征在于，所述聚合物材料選自透明的高分子材料。
24.如權利要求16所述的碳納米管復合膜的制備方法，其特征在于，所述使形成有至少一行通孔的初始碳納米管膜收縮的方法為:通過該溶劑浸潤該形成有至少一行通孔的初始碳納米管膜；以及，使該形成有至少一行通孔的初始碳納米管膜在溶劑界面張力的作用下收縮。
【文檔編號】C08K7/00GK103665907SQ201210333727
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月11日 優先權日:2012年9月11日
【發明者】馮辰, 王昱權, 潛力 申請人:北京富納特創新科技有限公司