專利名稱：由膠體顆粒特別是碳納米管制備宏觀纖維和帶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由膠體顆粒制備宏觀纖維和帶的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種能制得碳納米管纖維的紡紗方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及由可能是各向異性的膠體顆粒生產(chǎn)的宏觀纖維和帶。
由于碳納米管有極好的物理性質(zhì)，所以它們在許多領(lǐng)域中找到了各種應用，特別是在電子學領(lǐng)域(視它們的溫度和結(jié)構(gòu)而定，它們可為導體、半導體或絕緣體)，在機械工程領(lǐng)域，例如用于復合材料的強化(納米管比鋼強度高數(shù)百倍，而輕六倍)，以及在電器工程領(lǐng)域(它們可通過施加電荷而膨脹或收縮)。
遺憾的是，目前它們的工業(yè)應用的主要缺點是缺乏有受控制結(jié)構(gòu)的宏觀形式的產(chǎn)量。
這些納米管作為宏觀纖維或帶的生產(chǎn)使它們的處理(運輸、貯存等)變得十分容易，從而使納米管更適用于上述應用。
因此，特別是在復合材料工業(yè)中使用的碳纖維按傳統(tǒng)的方式通過粘彈混合物紡紗的方法來制備。例如通過將粘彈聚合物拔絲或通過將加熱到粘彈性的碳瀝青直接拔絲隨后加熱碳化來制備。這一十分常用的技術(shù)也可用于塑料、玻璃或金屬。
另一方面，這種高溫法不能用于含有膠體顆粒的溶液，因為存在溶劑分解的危險。它也不能用于碳納米管，因為后者在加熱得到粘彈狀態(tài)以前會降解。
所以，本發(fā)明旨在通過所提出的由分散在溶液中的膠體顆粒特別是碳納米管來制備宏觀纖維和帶的方法來克服上述這些缺點。本發(fā)明還涉及如此制得的纖維和帶。
為此，本發(fā)明由膠體顆粒制備纖維和帶的方法的特征在于1)所述的顆粒分散在任選有表面活性劑幫助的溶劑中，2)將分散的溶液通過至少一個孔板注入外部溶液流中，優(yōu)選其粘度大于所述分散液的粘度，(在相同的溫度和壓力條件下測量粘度)，以便通過顆粒的分散液去穩(wěn)以及可能使所述的顆粒排列成一線，使所述的顆粒作為纖維或帶團聚。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點由以下的描述并參考附圖將變得很清楚，以下的描述說明一個應用實施例，而不是以任何方式對本發(fā)明的限制。在這些附圖中—

圖1為用于本發(fā)明方法的第二段的實驗設備的圖示實施例的側(cè)面透視圖；—圖2為一系列用本發(fā)明方法制得的纏繞的納米管纖維形成結(jié)的像片?！獔D3a、3b和3c說明用本發(fā)明方法制得的并在正交偏振棱鏡和分析器之間通過光學顯微鏡觀測的碳納米管的帶的像片。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選的實施方案，由膠體顆粒制備宏觀纖維和帶的方法包括至少兩段。
第一段為將膠體顆粒特別是納米管分散在水溶液或有機溶液中。為了實現(xiàn)這一點，將憎水性顆粒分散在溶劑例如水或醇例如乙醇中，任選借助傳統(tǒng)上用于憎水顆粒分散在這樣的溶劑中使用的表面活性劑。當使用表面活性劑時，使顆粒涂覆，從而可防止它們絮凝，所以它們的分散液是穩(wěn)定的。在使用的溶劑為水的情況下，可制得有各種陰離子型、陽離子型或中性分子或聚合物的表面活性劑的分散液，例如有十二烷基硫酸鈉(SDS)、烷芳基酯或十四烷基三甲基溴化銨。視使用的試劑的特性而定，其濃度可在十萬分之比到百分之幾之間變化。
膠體顆粒例如納米管的初始分散液必需盡可能均勻?？梢院唵蔚某Ｒ?guī)方式用光學顯微鏡測試均勻性，通過用視力測定出的顆粒團聚的存在很容易確定不均勻性。
用更稀的膠體顆粒分散液制成的帶或纖維是很脆的，難以轉(zhuǎn)化成線。用更濃的懸浮液也難以得到帶和纖維，因為難以得到均勻的濃分散液。但是，總是喜歡使盡可能濃的懸浮液，同時努力使懸浮液均勻。
就電弧法合成的原料納米管來說，例如使用以下重量濃度來制備初始分散液是有利的-溶劑水-0.3-0.5％納米管-1-1.5％SDS分散劑就HiPco法制備的納米管來說，它比電弧法合成的納米管更容易使用，可使用較低的濃度，例如下降到0.1％(重量)。
一般來說，優(yōu)選用超聲均質(zhì)器來配制分散液。使用探針直接浸在分散液中的均質(zhì)器比使用超聲浴更快和更有效。對于生產(chǎn)均勻的和相對濃的顆粒分散液來說，超聲浴的功率通常太低。
本發(fā)明方法的第二段是，將第一段以后制得的含水或含有機溶劑的顆粒分散液通過至少一個孔板注入到其粘度優(yōu)選大于所述分散液的外部溶液的層流中(其粘度在相同的溫度和壓力條件下測量)，由于剪切力的作用下，以便使膠體顆粒沿所述的外部溶液流最初施加的方向排列成行。為了得到這一結(jié)果，使用聚合物作為外部溶液的粘度改進劑是可能的，所述的聚合物例如可為多羥基化合物或聚醇(例如聚乙烯醇、藻骯酸鹽或纖維素)或使用礦物(例如白土)作為粘度改進劑。
此外，所述的外部溶液優(yōu)選含有可引發(fā)分散顆粒凝結(jié)(或絮凝)的化學試劑，特別是能產(chǎn)生橋鍵作用的聚合物。
因此，當含有表面活性劑的含水或含有機溶劑的顆粒分散液通過所述的孔板注入外部溶液時，所述表面活性劑的吸附分子可用外部溶液的粘度改進劑或絮凝劑置換；然后顆粒不再穩(wěn)定，因此在孔板出口處顆粒形成團聚物，形成帶或纖維，其截面隨所用孔板的截面變化。更簡單的是，通過表面活性劑的脫附也可引發(fā)顆粒的團聚。此外，即使表面活性劑仍被吸附，在絮凝劑存在下所述的顆粒仍可能團聚。
有幾種絮凝劑可使用聚乙烯醇；脫乙酰殼多糖；弱電荷電解質(zhì)，例如丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物(它也起粘度改進劑的作用)，鹽類(Na+Cl-、K+Cl-)或表面活性劑，所述的表面活性劑為中性的或與本發(fā)明方法的第一段中分散顆粒使用的試劑有相反電荷的，如果后者為離子試劑。
通常使用高分子量的PVA(約100000克/摩爾或更高)，以便更好地粘附到帶或纖維上。優(yōu)選的是，使用分子量大于10000、特別是10000-200000的水溶性PVA。效果隨聚合物尺寸加大而增加看來是由于PVA引起的所謂顆粒的橋鍵作用產(chǎn)生的顆粒團聚。
低分子量(約10000-15000克/摩爾)的PVA溶解更迅速，可在更高的濃度下使用，因為它們使溶液的粘度增加較少。
它們的優(yōu)點是，比高分子量聚合物更快吸附和更容易脫附。但是，帶和纖維更脆，這一點可用較少的橋鍵生成來解釋。
如果PVA溶液不均勻，它的過濾可能是必要的。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利特性，制得的纖維或帶可在第二段結(jié)束時用清洗產(chǎn)品洗滌，以便使外部溶液和分散劑完全脫附。特別是，這一段可有用純水的幾個連續(xù)清洗步驟。
此外，纖維和帶的密度可通過初始顆粒分散液的濃度來控制。例如，在碳納米管的情況下，所述的質(zhì)量部分通常小于百分之幾。
根據(jù)本發(fā)明另一有利的特性，所述的方法包括使宏觀纖維和帶致密的最后一段。
所以，所述的最后一段的實施為從清洗產(chǎn)品(特別是水)中緩慢拔出纖維或帶。因此，當所述的纖維或帶從溶劑中出來時，毛細管收縮出現(xiàn)，這種收縮導致第一次致密，然后通過蒸去溶劑進一步提高致密性。
現(xiàn)在，我們描述本發(fā)明方法的過程中使用的各種參數(shù)。
第一段主要是膠體顆粒和溶劑(含水的或有機的)緊密混合，以便制得具有分散液性質(zhì)的溶液。
為了遵守所述方法的第二段的各種限制，有幾種類的設備可能是適用的—或者以間歇方式操作的設備，—另一方面，或者連續(xù)操作的設備。
因此，根據(jù)第一類設備，它為用于裝外部溶液的反應器或容器，它可用馬達(例如旋轉(zhuǎn)板)移動，特別是旋轉(zhuǎn)。所述的容器也可安裝有能使傳熱流體循環(huán)的雙套管，以便改變外部溶液的溫度，從而改變它的物理化學性質(zhì)(粘度等)。
通過控制馬達的旋轉(zhuǎn)速度，使介質(zhì)有最佳水力條件，特別是就粘度和流速來說，確保通過位于外部溶液的循環(huán)流中的許多孔板排放的含水分散液或有機分散液的輸送。
截面可有各種形狀(長方形、圓柱形、正方形、圓錐形等)的孔板通過管線與另一裝有含水分散液或有機分散液的貯罐相連。而且，計量泵和/或離心泵裝在裝有所述分散液的緩沖罐和外部溶液中的分離罐之間的進料回路中，以便提供分散液(含水的或有機的)最佳水力條件，視泵的操作參數(shù)而定(旋轉(zhuǎn)速度、輸送壓力、流速等)。
在連續(xù)操作的設備中，用于分散液送料的回路的特性與間歇方式操作的設備相同。有已知類型的這種設備可具有用于紡織工業(yè)或聚合物紡紗的設備的特性。
另一方面，裝有外部溶液的容器安裝有入口孔板和出口孔板，然后外部溶液通過孔板送入然后排放，它在規(guī)定的回路條件因此規(guī)定的分散液輸送條件中進行，任選借助加壓回路(泵、緩沖貯罐等)以及借助任選包括泵或循環(huán)設備的返回回路進行。
當然，所有這些設備，無論是間歇操作還是連續(xù)操作，都可用自動系統(tǒng)或計算機化的工藝操作單元來控制，以致可為用戶提供有關(guān)分離過程的信息，以便得到最佳操作條件。
因此，更一般來說，外部溶液相對于含水分散液或有機分散液的粘度越高(在相同的溫度和壓力條件下)，經(jīng)校正的孔板尺寸越小和所述外部溶液的流速越高，那么產(chǎn)生的剪切力就越大以及顆粒排列成線就越明顯。例如，使用在高粘度下流動的粘稠外部溶液的細孔板產(chǎn)生各向異性的結(jié)構(gòu)物。相反，使用緩慢流動的低粘度外部溶液的大截面的孔板產(chǎn)生這樣的纖維和帶，在那里有很少或沒有顆粒排列成線。
在這一段中，保持在層流條件內(nèi)是可取的。過快的流動和紊流不能得到長的和均勻的纖維或帶。
聚乙烯醇(PVA)的水溶液用于顆粒懸浮液去穩(wěn)定以及使它們團聚是有效的。此外，PVA是一種能使溶液的粘度大大提高的聚合物，因此易于得到層流。
最容易得到的用于顆粒分散液注入的管子為圓柱體或針狀物。使用直徑為0.5-1.0毫米的管子是可能的。優(yōu)選選擇薄壁管，以便在PVA溶液與顆粒分散液彼此相遇時不會引起紊流。
優(yōu)選的是，在電弧法合成的納米管的情況下，將其分散液通過直徑0.7毫米的圓柱管注入，使用的注入速率為0.8-2.5毫升/分，而在納米管注入時PVA溶液的流速為5-30米/分。
低的注入速率和高的PVA溶液流速會產(chǎn)生強的剪切力，使帶或纖維拉伸。因此，帶或纖維變得更細，而納米管排列成線更明顯。但是，如果剪切力太大，存在使帶或纖維更脆的缺點，因為它們更細。而且，為了避免紊流條件，不使用太快的流動是重要的。
高的注入速率和低的流速產(chǎn)生更細的帶或纖維，所以更密實。所以，這些條件促進纖維的生產(chǎn)。但是，這些條件不促進帶或纖維中納米管的排列成線。
對于HiPco納米管來說，可使用更高的速度，同時保持帶或纖維的良好機械性能。
最后，一般來說，本發(fā)明的方法可用于膠體顆粒，更具體地說，可用于各向異性的顆粒(例如碳納米管、硫化鎢、氮化硼、白土片、纖維素須、碳化硅須等)。
關(guān)于帶或纖維的致密階段，當帶或纖維從水中豎直拉出時，它有更快干燥的趨勢，如果十分迅速拉動。這就使帶或纖維中含的水有可能帶走更多。因此，隨后的排水和干燥最快。
另一方面，拉出必需緩慢到足以避免使帶或纖維承受可能使它們斷裂的高拉伸力。
視帶或纖維的尺寸和質(zhì)量以及顆粒的性質(zhì)而定，最大的拉出速度可有相當大的變化。如果時間不受限制，在這種情況下優(yōu)選進行緩慢拉出，以致不存在使帶或纖維斷裂的危險。由此產(chǎn)生的小拉伸力對于促進顆粒排成一線不是最佳的，而其他一些操作有可能促進在帶和纖維中這樣的顆粒排列成線。也可能將清洗過的帶或纖維轉(zhuǎn)移到比水更易揮發(fā)的溶劑(例如醇或丙酮)，在拉出過程中得到更快的干燥。
用純水清洗和洗滌的操作不能使最大的絮凝劑分子例如PVA在合理的時間(幾天)內(nèi)脫附。因此，絮凝劑殘留物留在最后的帶或纖維中。對于形成的帶或纖維來說，這一點有重要的后果。當帶或纖維再次放在水中時，它們出現(xiàn)部分溶脹。其長度自發(fā)地增加百分之幾，而其直徑可加倍。
通過在引起PVA分解的高溫(大于400℃)下熱處理可避免例如PVA(或其他絮凝劑)的影響。
也可能在緩和的溫度下熱處理帶或纖維，以便使粘度改進劑例如PVA熔融，而不使它分解(溫度低于300℃)。在這些條件下，纖維的拉出也改善顆粒的排列成線。
有利的是，這一熱處理可伴隨另外加入聚合物和/或增塑劑。在高溫下這一加入也有可能得到涂覆的纖維或帶。
更一般來說，帶或纖維的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可通過施加給它們的機械作用(特別是拉伸和/或扭曲)來改進。這些操作優(yōu)選在這樣的物體上進行，所述的物體比清洗和干燥以后直接得到的物體的脆性低。這些操作可以很容易在高溫或熱處理過程中熔融的彈性體或聚合物存在下在初始的帶或纖維上進行。
此外，冷凝操作和帶或纖維的干燥有可能分離膠體顆粒和存在的雜質(zhì)。雜質(zhì)例如無定形碳或石墨傾向于在例如主要由納米管組成的圓柱體周圍形成外殼。
這一現(xiàn)象可用來制備新型材料?？蓪⑽⒚谆蚣{米尺寸的顆粒謹慎地加到含有帶或纖維的外部溶液中。然后在帶或纖維拉出的過程中這些顆粒被夾帶，形成最后的帶或纖維。由于顆粒的行為類似含碳的雜質(zhì)，它們在膠體顆粒的帶或纖維的周圍形成外殼。這樣的作用例如可用于在膠體顆粒的帶或纖維周圍制成薄的絕緣聚合物殼，例如使用膠乳。
根據(jù)本發(fā)明，可用其他類型的顆粒在任何類型的帶或纖維上制得各種類型的外殼。
顆粒和帶或纖維的分離看來是由于在帶或纖維拉出過程中溶劑的橫向排出引起的。當帶或纖維從溶劑中拉出時，排出將顆粒帶到它們的四周。通過在周圍濃縮，顆粒在帶或纖維芯的周圍形成外殼。這一現(xiàn)象在可能為各種形式的其他顆粒存在下含有由顆?；蚓酆衔镄纬傻膸Щ蚶w維的任何體系中都觀測到，很少或者鍵聯(lián)到形成纖維的顆?；蚓酆衔锷?。顆粒和帶或纖維之間沒有鍵聯(lián)或鍵聯(lián)很弱能使各組分分離，最終得到由芯形成的帶或纖維和不同性質(zhì)的外殼。
然后制得含有通過周圍干燥在所述的纖維或帶周圍由微米或納米尺寸的顆粒形成的殼的纖維或帶。
現(xiàn)在描述由在第一段中碳納米管分散在水中的溶液出發(fā)來實施本方法的第二段的實驗設備的圖示實施例。
正如圖1所示，它特別是為一注射器或等價物，其中放有在第一段中分散的納米管水溶液。固定到注射器的很扁平截面的毛細管2能通過將所述注射器的活塞3壓入圓筒容器4使所述的溶液排出。注入速率為每分鐘零點幾毫升至幾毫升。
有十分扁平側(cè)面的圓筒容器4固定到旋轉(zhuǎn)的板上(未示出)，速度為每分鐘幾十轉(zhuǎn)至幾百轉(zhuǎn)。毛細管2的出口端浸在裝在所述容器中的外部溶液5(優(yōu)選有高粘度)中。更具體地說，所述毛細管的所述出口端位于容器4切線方向，并遠離旋轉(zhuǎn)軸。然后在毛細管的出口處低粘度的納米管分散液溶液在剪切力作用下被溶液5帶走，在流體速度方向形成納米管排列成線。
事實上，當含有表面活性劑的分散納米管的溶液用注射器1通過毛細管2注入粘性溶液5中時，用粘度改進劑溶液5置換表面活性劑分子。而且，因為納米管不能用外部溶液5中的絮凝劑穩(wěn)定，所以它們在從毛細管2中排出時會團聚，形成與所用毛細管的截面有關(guān)的帶或纖維6。
現(xiàn)在描述由膠體顆粒(任選各向異性的)、更具體地說由碳納米管制得的本發(fā)明宏觀纖維和帶的特性。
這些碳纖維和帶由纏繞的納米管組成。這種結(jié)構(gòu)賦予所述的纖維有很大的柔軟性，同時由于碳在納米管中以石墨圓柱體的形式排列，在張力下保持良好的機械性質(zhì)。例如，正如圖2所示，所述的纖維可為高度彎曲的，以致構(gòu)成結(jié)或被編織。
此外，這些纖維十分細和致密。例如，有可能制得不同長度的纖維，其直徑例如為1-100微米，其密度可達到約1.5克/毫升，其密度接近理論上預計的緊密堆積的納米管的密度(1.3克/毫升)。
另外，制得的纖維和帶可有各向異性的結(jié)構(gòu)，其中納米管有優(yōu)先的取向。這一取向?qū)τ诜糯蠼o定材料的電學響應和機械響應是重要的參數(shù)。這一結(jié)構(gòu)的各向異性可用光學顯微鏡在正交偏振器之間測試。例如，圖3a、3b和3c清楚地表明帶的傳輸強度與它相對偏振器軸的取向有關(guān)。
在圖3a至3c的像片中，偏振器和分析器的軸分別是豎軸和水平軸。例如，在圖3a中，帶平行于偏振器，光線不能通過。同樣用于圖3c，在那里帶平行于分析器。另一方面，當帶相對偏振器和分析器傾斜45°(圖3b)時，后者能使一些光線通過。這反映出沿帶的主軸碳納米管的優(yōu)先排列成線，也就是沿外部溶液流最初施加的方向。
也可能制得這樣的纖維或帶，其中例如沿纖維或帶的主軸納米管即使有也只有很少的排列成線。為了達到這一點，在本發(fā)明方法的第二段中使用的外部溶液相對于納米管的水分散液在相同的溫度和壓力條件下必需有低的粘度，其流速必需緩慢以及擠出孔板必需大。
為了制得相對于現(xiàn)有技術(shù)具有改進的機械性質(zhì)和電性質(zhì)的最終產(chǎn)品，在顆粒分散液中，我們可使用“單壁”碳納米管(也就是由單一石墨圓柱體組成)或“多壁”碳納米管(它們由幾個中心的石墨圓柱體組成)；單壁納米管比多壁納米管有更好的機械性質(zhì)和電性質(zhì)，但是目前它們的生產(chǎn)費用更高。
根據(jù)本發(fā)明另一有利的特性，在分散液中使用的碳納米管在化學上通過分子基團例如聚乙二醇基團或酸基團的接枝來改性。這些接枝可提高制得的纖維或帶之間的鍵聯(lián)(范德瓦爾類型鍵、憎水鍵或氫鍵)，并具有增強由這些纖維或帶組成的材料的優(yōu)點。
本發(fā)明的纖維或帶具有能允許顆粒例如碳或聚合物進入這些孔的孔隙率。這些顆粒的引入也賦予纖維更好的粘著性和更好的耐機械應變性。
根據(jù)本發(fā)明的另一有利的特性，由碳納米管制得的纖維用于使材料增強，特別是復合材料和纜繩。事實上，所述的纖維具有傳統(tǒng)碳的特性(耐熱性和耐化學品性、石墨層中原子鍵的強度)，但在扭曲中脆性較低。因此，可以設想能生成更柔軟的復合材料，甚至僅由碳納米管生產(chǎn)的纜繩或織物。
根據(jù)本發(fā)明另一有利的特性，由碳納米管制得的纖維和帶在電子學和微電子學領(lǐng)域中用作導體、半導體或絕緣體，視其溫度和結(jié)構(gòu)而定。
根據(jù)本發(fā)明另一有利的特性，由碳納米管制得的纖維和帶用作通過納米管的電子發(fā)射體系(例如顯示器)。
根據(jù)本發(fā)明另一有利的特性，由碳納米管制得的纖維和帶用作各種機械體系的人造肌肉組織或電子機械致動器。例如，隨機取向的單壁碳納米管的膜在電作用下產(chǎn)生機械變形，而這些變形用校準的體系放大。更一般來說，這些纖維或帶可用于電能轉(zhuǎn)變成機械能(反之亦然)的設備。
也可能設想這些纖維和帶用于光學設備或電光學設備(電擴散、光制約等)，在化學反應中作為催化劑或催化劑載體，作為電化學電極，用于電池體系中貯氫(特別是由碳納米管制得的纖維)，作為近場顯微鏡的(隧道效應和原子力顯微鏡)，作為過濾器薄膜，作為化學檢測器(碳纖維的電阻隨化學環(huán)境變化)或用于生物材料的生產(chǎn)(假肢、腱、韌帶等)。
最后，有可能使用本發(fā)明的纖維或帶作為機械能轉(zhuǎn)變成電能的轉(zhuǎn)換器(反之亦然)。事實上，這些纖維或帶的機械應變引起電荷在它們上面出現(xiàn)或纖維或帶在電作用下變形。應用的例子是機械應變感應器、聲感應器、超聲感應器等。
此外，有可能設想使用本發(fā)明的纖維或帶用來制造電化學檢測器和/或電極。
如上所述，本發(fā)明提供了許多優(yōu)點；特別是，這樣的方法使得由顆粒例如碳納米管或以分散在溶液中的一般形式的顆粒制備纖維成為可能。
權(quán)利要求
1.一種由膠體顆粒制備纖維和帶的方法，其特征在于1)將所述的顆粒分散在任選有表面活性劑幫助的溶劑中，2)將制得的分散溶液通過至少一個孔板注入外部溶液流中，優(yōu)選其粘度大于所述分散液的粘度，粘度在相同的溫度和壓力條件下測量，以便通過顆粒的分散液去穩(wěn)定和所述顆粒任選的排成一線使所述的顆粒作為纖維或帶被團聚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將所述的顆粒分散在有分子或聚合物的、陰離子型、陽離子型或中性表面活性劑幫助的含水溶劑或有機溶劑中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，外部溶液含有選自聚合物例如多羥基化合物或聚醇特別是聚乙烯醇或纖維素或礦物例如白土的粘度改進劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，將絮凝劑加到外部溶液中，這種絮凝劑選自能產(chǎn)生橋鍵作用的聚合物、中性的或帶有與用于分散所述顆粒的試劑有相反電荷的鹽或表面活性劑，如果試劑為離子的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述的聚合物為聚乙烯醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，聚乙烯醇的分子量大于10000，特別是10000-200000。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，通過毛細管收縮和/或用清洗產(chǎn)品洗滌制得的所述纖維或帶，以便使所述的外部溶液和/或所述的表面活性劑脫附來使所述的纖維或帶致密。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，將所述的纖維或帶豎直從清洗產(chǎn)品中抽出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，所述纖維或帶的熱處理在高溫特別是400℃以上或在中溫特別是300℃以下進行。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，所述的纖維或帶在所述的熱處理過程中承受機械作用，任選加入聚合物和/或增塑劑。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于，外部溶液含有在所述的纖維或帶的周圍形成外殼的微米或納米尺寸的顆粒。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，將所述的分散液溶液通過至少一個其形狀截面對應于纖維或帶所希望的形狀的孔板注入。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，納米管特別是碳納米管用作膠體顆粒。
14.纖維和帶，其特征在于，它們由膠體顆粒特別是碳納米管組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的纖維和帶，其特征在于，它們具有各向異性結(jié)構(gòu)，正如用光學顯微鏡在正交偏振器之間證實的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15中任一項的纖維和帶，其特征在于，它們是高度彎曲的，以致形成結(jié)或被編織。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中一項的纖維和帶，其特征在于，它們的直徑為1-100微米。
18.根據(jù)權(quán)利要求14或17中一項的纖維和帶，其特征在于，所述的顆粒為石墨的單或多中心圓柱體組成的碳納米管和/或通過化學基團的接枝進行化學改性。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18中一項的纖維和帶，其特征在于，其密度至多約1.5克/毫升。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-19中任一項的纖維和帶，其特征在于，它們有在所述纖維和帶周圍通過微米或納米尺寸的顆粒的周圍干燥形成的外殼。
21.權(quán)利要求14-20中一項的纖維和帶用于增強纖維、帶或纜繩為基礎的材料的應用。
22.權(quán)利要求14-20中一項的纖維和帶在電子學或微電子學中制作導體、半導體、絕緣體的應用。
23.權(quán)利要求14-20中一項的纖維和帶作為電子發(fā)射系統(tǒng)特別是作為顯示系統(tǒng)的應用。
24.權(quán)利要求14-20中一項的纖維和帶作為人造肌肉組織或電子機械致動器的應用。
25.權(quán)利要求14-20中一項的纖維和帶用于材料例如織物或纜繩制造的應用。
26.權(quán)利要求14-20中一項的纖維和帶用作機械能變成電能或電能變成機械能的轉(zhuǎn)換器的應用。
27.權(quán)利要求14-20中一項的纖維和帶用于制造化學檢測器和/或電極的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由膠體顆粒制備纖維和帶的方法，其特征在于1)將所述的顆粒分散在任選有表面活性劑幫助的溶劑中，2)將制得的分散溶液通過至少一個孔板注入外部溶液流中，優(yōu)選其粘度大于所述分散液的粘度，粘度在相同的溫度和壓力條件下測量，以便通過顆粒的分散液去穩(wěn)定和所述顆粒任選的排成一線使所述的顆粒作為纖維或帶被團聚。
文檔編號D01F9/08GK1418268SQ0180676
公開日2003年5月14日 申請日期2001年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月23日
發(fā)明者P·波林, B·威格洛, A·佩尼考德, C·科隆 申請人:國家科研中心