本發(fā)明涉及對鍍膜碳納米管纖維的處理，具體地，涉及一種對鍍膜碳納米管纖維進行拉拔的拉拔系統(tǒng)和拉拔方法。

背景技術(shù)：

為了提高碳納米管纖維的導電性能，可以在碳納米管纖維的表面鍍一層金屬膜。但是，碳納米管纖維上形成的金屬膜比較疏松，連續(xù)性較差。

因此，如何提高鍍膜的碳納米管纖維表面的金屬膜的致密性成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鍍膜碳納米管纖維的拉拔系統(tǒng)和拉拔方法，利用所述拉拔系統(tǒng)可以使得所述鍍膜碳納米管纖維表面的金屬膜更加致密。

為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，提供一種鍍膜碳納米管纖維的拉拔系統(tǒng)，其中，所述拉拔系統(tǒng)包括：

至少一對繞絲輥，各對所述繞絲輥中的一者用于纏繞待拉拔的鍍膜碳納米管纖維，成對的所述繞絲輥中的另一者用于纏繞拉拔后的鍍膜碳納米管纖維；

至少一個拉拔模具，每對所述繞絲輥對應一個或多個所述拉拔模具，所述拉拔模具能夠設置在相應的一對所述繞絲輥的兩個所述繞絲輥之間，所述拉拔模具包括模具本體，所述模具本體上形成有貫穿該模具本體的?？?，所述?？椎闹睆叫∮谒龃五兡ぬ技{米管纖維的直徑。

優(yōu)選地，所述拉拔系統(tǒng)還包括傳感器、控制器和驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機用于驅(qū)動成對的所述繞絲輥同步地轉(zhuǎn)動，所述控制器的輸入端與所述傳感器的輸出端相連，所述控制器的輸出端與所述驅(qū)動電機的控制端相連，所述傳感器用于檢測連接在成對的所述繞絲輥之間的纖維上的張力，當所述張力超過預定值時生成感應信號，所述控制器接收到所述感應信號時生成控制信號，所述控制信號能夠調(diào)節(jié)所述驅(qū)動電機減速。

優(yōu)選地，所述拉拔系統(tǒng)還包括預處理裝置，所述預處理裝置能夠?qū)λ龃蔚腻兡ぬ技{米管纖維的端部進行預處理，以使得所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的端部的直徑減小。

作為本發(fā)明的另一個方面，提供一種利用本發(fā)明所提供的上述拉拔系統(tǒng)對鍍膜碳納米管纖維的進行拉拔的方法，其中，對于每對所述繞絲輥，其中一個所述繞絲輥上纏繞有所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維，所述方法包括至少一個道次的拉拔周期，每個所述拉拔周期包括：

從成對的所述繞絲輥中纏繞有所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的一者上拾取所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的自由端，并將所述自由端穿過相應所述拉拔模具的?？?，并固定在成對的所述繞絲輥中的另一者上；

驅(qū)動成對的所述繞絲輥同步地轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選地，在驅(qū)動所述成對的所述繞絲輥同步地轉(zhuǎn)動的步驟中，所述繞絲輥的轉(zhuǎn)動速度設置為使得所述鍍膜碳納米管纖維的線速度為20毫米/分鐘至100毫米/分鐘。

優(yōu)選地，在每個所述拉拔周期中，所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的直徑至少比相應的所述模孔的直徑大2微米。

優(yōu)選地，所述方法包括兩個道次的拉拔周期；

在第一個道次的拉拔周期中待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的膜為銅膜，且厚度為4毫米至6毫米，第一個道次的拉拔周期中，所述鍍膜碳納米管纖維的線速度為40毫米/分鐘至60毫米/分鐘；

在第二個道次的拉拔周期中，所述鍍膜碳納米管纖維的線速度為20毫米/分鐘至30毫米/分鐘。

優(yōu)選地，所述方法包括兩個個道次的拉拔周期；

在第一個道次的拉拔周期中待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的膜為銅膜，且厚度為6毫米至8毫米，第一個道次的拉拔周期中，所述鍍膜碳納米管纖維的線速度為30毫米/分鐘至40毫米/分鐘；

在第二個道次的拉拔周期中，所述鍍膜碳納米管纖維的線速度為10毫米/分鐘至20毫米/分鐘。

優(yōu)選地，所述方法包括在第一個道次的拉拔周期之前進行的：

對所述鍍膜碳納米管纖維的端部進行預處理，以使得預處理后的所述鍍膜碳納米管纖維的端部的直徑不小于第一個道次的所述拉拔模具的?？椎目讖?。

優(yōu)選地，所述方法包括多個道次的拉拔周期，所述方法包括在相鄰兩個道次的拉拔周期之間進行的：

控制所述繞絲輥反轉(zhuǎn)；和/或，

所述方法還包括：

檢測成對的所述繞絲輥之間的鍍膜碳納米管纖維受到的張力，當所述張力大于所述預定值時，控制所述繞絲輥減速。

利用本發(fā)明所提供的拉拔系統(tǒng)對鍍膜碳納米管纖維進行拉拔，可以使得鍍膜碳納米管纖維表面金屬膜更加致密，從而可以提高所述鍍膜碳納米管纖維的導電性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的拉拔系統(tǒng)的示意圖；

圖2是一種未經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維的掃描圖片，其中，碳納米管纖維上的金屬膜為銅膜；

圖3利用本發(fā)明實施例1的方法對圖2中的鍍膜碳納米管纖維進行一個道次的拉拔后的纖維的掃描圖像；

圖4是圖3中纖維的放大圖；

圖5是利用本發(fā)明實施例2的方法對碳納米管纖維進行一個道次的拉拔后的纖維的掃描圖像；

圖6是圖5中纖維的放大圖；

圖7是另一種未經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維的掃描圖片，其中，碳納米管纖維上的金屬膜為銅膜；

圖8利用本發(fā)明實施例1的方法對圖7中的鍍膜碳納米管纖維進行一個道次的拉拔后的纖維的掃描圖像；

圖9是圖8中纖維的放大圖。

附圖標記說明

10、60：繞絲輥 20：鍍膜碳納米管纖維

30：模具安裝座 40：傳感器

50：拉拔模具

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

作為本發(fā)明的一個方面，如圖1所示，提供作為本發(fā)明的一個方面，提供一種鍍膜碳納米管纖維的拉拔系統(tǒng)，其中，所述拉拔系統(tǒng)包括：

至少一對繞絲輥(圖1中，包括繞絲輥10和繞絲輥60)，各對所述繞絲輥中的一者用于纏繞待拉拔的鍍膜碳納米管纖維(圖1中，繞絲輥10用于纏繞待拉拔的鍍膜碳納米管纖維)，成對的所述繞絲輥中的另一者用于纏繞拉拔后的鍍膜碳納米管纖維(圖1中，繞絲輥60用于纏繞拉拔后的鍍膜碳納米管纖維)；

至少一個拉拔模具50，每對所述繞絲輥對應一個或多個拉拔模具50，拉拔模具50能夠設置在相應的一對所述繞絲輥的兩個所述繞絲輥之間，所述拉拔模具包括模具本體，所述模具本體上形成有貫穿該模具本體的?？?，所述模孔的直徑小于所述待拉拔鍍膜碳納米管纖維的直徑。

需要解釋的是，每對繞絲輥可以對應一個拉拔模具50，也可以對應多個拉拔模具50。如果需要對鍍膜碳納米管纖維進行一個道次的拉拔，那么，每對繞絲輥對應一個拉拔模具50。如果需要對鍍膜碳納米管纖維進行多個道次的拉拔，那么，每對繞絲輥對應多個拉拔模具50，且多個拉拔模具的模孔的孔徑各不相同。

在利用圖1中所示的拉拔系統(tǒng)對鍍膜碳納米管纖維進行拉拔時，首先將待拉拔的鍍膜碳納米管纖維20纏繞在繞絲輥10上，然后在繞絲輥10上拾取待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的自由端，將該自由端穿過拉拔模具50的模孔，然后將自由端固定在繞絲輥60上，隨后驅(qū)動繞絲輥10和繞絲輥60同步地轉(zhuǎn)動。此處同步轉(zhuǎn)動是指，轉(zhuǎn)動速度相同、轉(zhuǎn)動方向相同。由于拉拔模具50的?？椎目讖叫∮诖蔚腻兡ぬ技{米管纖維20的直徑，因此，鍍膜碳納米管纖維20經(jīng)過拉拔模具50的?？椎倪^程即為拉拔的過程。

經(jīng)過拉拔之后，鍍膜碳納米管纖維上的金屬膜致密化，從而可以提高鍍膜碳納米管纖維的導電率。

如果需要對鍍膜碳納米管纖維進行多個道次的拉拔，那么兩個道次的拉拔之間，僅僅是繞絲輥的轉(zhuǎn)動方向和/或轉(zhuǎn)動速度不同，更換不同?？椎哪＞呒纯桑虼?，本發(fā)明所提供的拉拔系統(tǒng)適于對鍍膜碳納米管纖維進行連續(xù)拉拔，有利于工業(yè)上的批量生產(chǎn)。

在本發(fā)明中，對如何設置拉拔模具50并沒有特殊的限制，例如，在圖1中所示的實施方式中，可以將拉拔模具50設置在模具安裝做30上。

優(yōu)選地，所述拉拔系統(tǒng)還包括傳感器40、控制器(未示出)和驅(qū)動電機(未示出)。所述驅(qū)動電機用于驅(qū)動成對的所述繞絲輥同步地轉(zhuǎn)動，所述控制器的輸入端與所述傳感器的輸出端相連，所述控制器的輸出端與所述驅(qū)動電機的控制端相連，所述傳感器用于檢測連接在成對的所述繞絲輥之間的纖維上的張力，當所述張力超過預定值時生成感應信號，所述控制器接收到所述感應信號時生成控制信號，所述控制信號能夠調(diào)節(jié)所述驅(qū)動電機減速。

所述預定值由鍍膜碳納米管纖維的強度決定，當連接在成對的繞絲輥之間的鍍膜碳納米管纖維的張力時，控制驅(qū)動電機減速，可以防止鍍膜碳納米管纖維斷裂。

優(yōu)選地，所述拉拔系統(tǒng)還包括預處理裝置，所述預處理裝置能夠?qū)λ龃蔚腻兡ぬ技{米管纖維的端部進行預處理，以使得所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的端部的直徑減小，從而便于鍍膜碳納米管纖維穿過拉拔模具50的?？?。

在本發(fā)明中，對所述預處理裝置的具體結(jié)構(gòu)并沒有特殊的限制，只要能夠使得所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的端部的直徑減小即可。

作為本發(fā)明的另一個方面，提供一種利用本發(fā)明所提供的上述拉拔系統(tǒng)對鍍膜碳納米管纖維的進行拉拔的方法，其中，對于每對所述繞絲輥，其中一個所述繞絲輥上纏繞有所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維，所述方法包括至少一個道次的拉拔周期，每個所述拉拔周期包括：

從成對的所述繞絲輥中纏繞有所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的一者上拾取所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的自由端，并將所述自由端穿過相應所述拉拔模具的模孔，并固定在成對的所述繞絲輥中的另一者上；

驅(qū)動成對的所述繞絲輥同步地轉(zhuǎn)動。

如上文中所述，在利用圖1中所示的拉拔系統(tǒng)對鍍膜碳納米管纖維進行拉拔時，首先將待拉拔的鍍膜碳納米管纖維20纏繞在繞絲輥10上，然后在繞絲輥10上拾取待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的自由端，將該自由端穿過拉拔模具50的?？祝缓髮⒆杂啥斯潭ㄔ诶@絲輥60上，隨后驅(qū)動繞絲輥10和繞絲輥60同步地轉(zhuǎn)動。此處同步轉(zhuǎn)動是指，轉(zhuǎn)動速度相同、轉(zhuǎn)動方向相同。由于拉拔模具50的?？椎目讖叫∮诖蔚腻兡ぬ技{米管纖維20的直徑，因此，鍍膜碳納米管纖維20經(jīng)過拉拔模具50的?？椎倪^程即為拉拔的過程。

經(jīng)過拉拔之后，鍍膜碳納米管纖維上的金屬膜致密化，從而可以提高鍍膜碳納米管纖維的導電率。

如果需要對鍍膜碳納米管纖維進行多個道次的拉拔，那么兩個道次的拉拔之間，僅僅是繞絲輥的轉(zhuǎn)動方向和/或轉(zhuǎn)動速度不同，更換不同?？椎哪＞呒纯?，因此，本發(fā)明所提供的拉拔系統(tǒng)適于對鍍膜碳納米管纖維進行連續(xù)拉拔，有利于工業(yè)上的批量生產(chǎn)。

優(yōu)選地，在驅(qū)動所述成對的所述繞絲輥同步地轉(zhuǎn)動的步驟中，所述繞絲輥的轉(zhuǎn)動速度設置為使得所述鍍膜碳納米管纖維的線速度為20毫米/分鐘至100毫米/分鐘。將線速度設置在此范圍內(nèi)既可以順暢地進行拉拔，獲得較好的拉拔效果，還可以防止鍍膜碳納米管纖維上收到過大的張力。

優(yōu)選地，在每個所述拉拔周期中，所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的直徑至少比相應的所述?？椎闹睆酱?微米，從而獲得較好的拉拔效果，并且可以防止金屬膜破裂。

在本發(fā)明中，對拉拔周期的道次并沒有特殊的限制。

優(yōu)選地，所述方法包括兩個個道次的拉拔周期；

在第一個道次的拉拔周期中待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的膜為銅膜，且厚度為4毫米至6毫米，第一個道次的拉拔周期中，所述鍍膜碳納米管纖維的線速度為40毫米/分鐘至60毫米/分鐘；

在第二個道次的拉拔周期中，所述鍍膜碳納米管纖維的線速度為20毫米/分鐘至30毫米/分鐘。

具體地，最初的鍍膜碳納米管纖維上銅膜的厚度為6微米，第一道次的拉拔，鍍膜碳納米管纖維的線速度可以為60毫米/分鐘。

第二個道次的拉拔周期中，鍍膜碳納米管纖維的線速度可以為30毫米/分鐘。

優(yōu)選地，所述方法包括兩個個道次的拉拔周期；

在第一個道次的拉拔周期中待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的膜為銅膜，且厚度為6毫米至8毫米，第一個道次的拉拔周期中，所述鍍膜碳納米管纖維的線速度為30毫米/分鐘至40毫米/分鐘；

在第二個道次的拉拔周期中，所述鍍膜碳納米管纖維的線速度為10毫米/分鐘至20毫米/分鐘。

具體地，最初的鍍膜碳納米管纖維上銅膜的厚度為8微米，第一道次的拉拔，鍍膜碳納米管纖維的線速度可以為40毫米/分鐘。

第二個道次的拉拔周期中，鍍膜碳納米管纖維的線速度可以為20毫米/分鐘。

為了便于將鍍膜碳納米管纖維穿過拉拔模具的?？?，優(yōu)選地，所述方法包括在第一個道次的拉拔周期之前進行的：

對所述鍍膜碳納米管纖維的端部進行預處理，以使得預處理后的所述鍍膜碳納米管纖維的端部的直徑不小于第一個道次的所述拉拔模具的模孔的孔徑。

優(yōu)選地，所述方法包括多個道次的拉拔周期，所述方法包括在相鄰兩個道次的拉拔周期之間進行的：

控制所述繞絲輥反轉(zhuǎn)。

在這種情況中，上一個道次中用作放絲輥的繞絲輥在下一個道次中用作收絲輥。相應地，上一個道次中用作收絲輥的繞絲輥在下一個道次中用作放絲輥。

為了防止鍍膜碳納米管纖維斷裂，優(yōu)選地，所述方法還包括：

檢測成對的所述繞絲輥之間的鍍膜碳納米管纖維受到的張力，當所述張力大于所述預定值時，控制所述繞絲輥減速。

實施例

圖2和圖3中所示的鍍膜碳納米管纖維上的金屬膜為銅膜，銅膜厚度為6微米，利用四探針法測得的導電率為2.0×10⁷S/m，拉伸強度為500MPa。

圖7中所示的鍍膜碳納米管纖維上的金屬膜為銅膜，銅膜厚度為8微米，利用四探針法測得的導電率為2.3×10⁷S/m，拉伸強度為350MPa。

實施例1

利用圖1中的拉拔系統(tǒng)對圖2中的鍍膜碳納米管纖維進行拉拔，其中，拉拔模具的?？字睆綖?微米。繞絲輥10上纏繞有待拉拔的鍍膜碳納米管纖維。

所述拉拔方法包括：

S1、從所述繞絲輥10上拾取所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的自由端，并將所述自由端，將其穿過拉拔模具50的?？祝⒐潭ㄔ诔蓪Φ睦@絲輥60上；

S2、驅(qū)動成對的繞絲輥10和繞絲輥60同步地轉(zhuǎn)動，鍍膜碳納米管纖維的線速度為60毫米/分鐘。

當經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維完全纏繞在繞絲輥60上之后，停止驅(qū)動電機。

經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維利用四探針法測得的導電率為2.7×10⁷S/m，拉伸強度為550MPa。由此可知，經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維的導電率和強度均增加，并且，圖4和圖5中所示的是實施例1中的經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維。通過圖4和圖5可知，經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維的表面金屬膜更加致密。

實施例2

利用圖1中的拉拔系統(tǒng)對鍍膜碳納米管纖維進行拉拔，其中，拉拔模具的?？字睆綖?微米。本實施例中用到的鍍膜碳納米管纖維為實施例1中得到的經(jīng)過一道次拉拔的鍍膜碳納米管纖維。

所述拉拔方法包括：

S1、從所述繞絲輥20上拾取所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的自由端，并將所述自由端，將其穿過拉拔模具50的?？祝⒐潭ㄔ诔蓪Φ睦@絲輥10上；

S2、驅(qū)動成對的繞絲輥10和繞絲輥60同步地轉(zhuǎn)動，鍍膜碳納米管纖維的線速度為30毫米/分鐘。

當經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維完全纏繞在繞絲輥60上之后，停止驅(qū)動電機。

經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維利用四探針法測得的導電率為3.8×10⁷S/m，拉伸強度為600MPa。由此可知，經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維的導電率和強度均增加，并且，圖6和圖7中所示的是實施例2中的經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維。通過圖6和圖7可知，經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維的表面金屬膜更加致密。

實施例3

利用圖1中的拉拔系統(tǒng)對圖6中的鍍膜碳納米管纖維進行拉拔，其中，拉拔模具的?？字睆綖?微米。繞絲輥10上纏繞有待拉拔的鍍膜碳納米管纖維。

所述拉拔方法包括：

S1、從所述繞絲輥10上拾取所述待拉拔的鍍膜碳納米管纖維的自由端，并將所述自由端，將其穿過拉拔模具50的模孔，并固定在成對的繞絲輥60上；

S2、驅(qū)動成對的繞絲輥10和繞絲輥60同步地轉(zhuǎn)動，鍍膜碳納米管纖維的線速度為60毫米/分鐘。

當經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維完全纏繞在繞絲輥60上之后，停止驅(qū)動電機。

經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維利用四探針法測得的導電率為3.5×10⁷S/m，拉伸強度為480MPa。由此可知，經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維的導電率和強度均增加，并且，圖8和圖9中所示的是實施例3中的經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維。通過圖8和圖9可知，經(jīng)過拉拔的鍍膜碳納米管纖維的表面金屬膜更加致密。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。