專利名稱：一種場發(fā)射裝置及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種場發(fā)射裝置及其制備方法，尤其涉及一種采用碳納米管線作發(fā)射體的場發(fā)射裝置及其制備方法。
背景技術：
碳納米管作為場發(fā)射電子源的研究是碳納米管應用研究中最為深入的研究領域之一。由于碳納米管具有極優(yōu)異的導電性能，及幾乎接近理論極限的尖端表面積(尖端表面積越小，其局部電場越集中)，同時還具有化學性質穩(wěn)定、機械強度高以及導熱性能好等許多優(yōu)異特性，所以碳納米管是目前最理想的場發(fā)射材料之一。
碳納米管場發(fā)射裝置至少包括一陰極支撐體及作為發(fā)射體的碳納米管層，該碳納米管層形成于陰極支撐體上。目前，碳納米管形成于陰極支撐體上的方式主要有機械方法和原位生長法。其中，機械方法是通過機械手操縱合成好的碳納米管，將碳納米管用化學膠固定到支撐體上，此種方法程序簡單，但操作不容易且費時，特別是操縱直徑約1nm左右的碳納米管幾乎是不可能的，因此這種方法較復雜，不易操作。
原位生長法是先在支撐體上鍍上金屬催化劑，然后通過化學氣相沉積或電弧放電等方法在支撐體上直接生長出碳納米管，此種方法雖然操作簡單，碳納米管與支撐體的電接觸良好。但是，碳納米管與支撐體的結合能力較弱，在使用時碳納米管易脫落或被電場力拔出，從而導致發(fā)射體損壞。
因此，提供一種易于操作且發(fā)射體與支撐體結合牢固的場發(fā)射裝置及其制備方法實為必要。

發(fā)明內容下面將以若干實施例說明一種易于操作且發(fā)射體與支撐體結合牢固的場發(fā)射裝置及其制備方法。
一種場發(fā)射裝置，其包括一支撐體，導電漿料，以及至少一段碳納米管線，其中，該導電漿料將碳納米管線固定在支撐體上。
以及，一種場發(fā)射裝置的制備方法，其包括以下步驟提供一支撐體；用導電漿料將至少一段碳納米管線粘在支撐體上；燒結，使碳納米管線進一步固定在支撐體上。
與現有技術相比，所述場發(fā)射裝置及其制備方法，通過在一支撐體上用導電漿料粘住再燒結的方式固定至少一段碳納米管線，其方法簡單、操作性強；且所得場發(fā)射裝置的碳納米管線發(fā)射體與支撐體之間結合牢固，在較大電場力作用下也不易被拔出。

圖1是本發(fā)明第一實施例中制備的采用一段碳納米線作為發(fā)射體的場發(fā)射裝置立體結構示意圖。
圖2是本發(fā)明第一實施例中制備的采用若干段碳納米線作為發(fā)射體的場發(fā)射裝置立體結構示意圖。
圖3是本發(fā)明第三實施例中制備的場發(fā)射裝置立體結構示意圖。
具體實施方式
為增強可操作性，本實施例考慮采用具有宏觀尺度的碳納米管結構作為發(fā)射體。將碳納米管組裝成宏觀尺度的結構對于碳納米管的宏觀應用具有重要意義。
范守善等人在Nature，2002，419801，Spinning Continuous CNT Yarns一文中揭露了從一個超順排碳納米管陣列中可以拉出一根連續(xù)的純碳納米管線，這種碳納米管線由很多平行的幾百納米直徑的細絲構成，這些細絲由通過范德華力結合在一起的碳納米管組成。碳納米管線的直徑大小取決于其中的細絲的數目，其可以由拉出碳納米管線的工具的端部尺寸決定，端部越尖拉出的線越細。例如，從一個高度為100μm、面積為1cm2的超順排碳納米管陣列中可以拉出一根10m長、直徑為200μm的碳納米管線，從而使得對碳納米管進行宏觀操作成為可能。
本實施例所提供的場發(fā)射裝置包括一支撐體，導電漿料，以及一段碳納米管線，其中，該導電漿料將碳納米管線固定在所述的支撐體上。上述的一段碳納米管線是將一根由超順排碳納米管陣列拉出的碳納米管線用刀片切斷成若干段中的一段。
該場發(fā)射裝置的具體實施方式
為請參見圖1，一場發(fā)射裝置10，包括一支撐體12，固定在該支撐體12頂部表面上的一段碳納米管線14，以及用于固定該段碳納米管線14的一層導電漿料16，該導電漿料16經燒結后將碳納米管線14固定在支撐體12上。
所述支撐體12可選用銅、鎳、鉬等金屬材料，本實施例中，支撐體12選用銅；該支撐體12可為圓柱體、正方體或長方體，本實施例中，支撐體12為圓柱體。
所述的一段碳納米管線14的長度為1～100mm，直徑為2～200μm，本實施例中，碳納米管線14的長度為60mm，直徑為100μm。
所述的導電漿料為一層導電銀漿料。
下面將具體描述該場發(fā)射裝置10的制備方法，其包括以下步驟(1)提供一支撐體12。
(2)提供一高度為100μm、面積為1cm2的超順排碳納米管陣列，利用一端部尺寸為100μm的鑷子，從上述超順排碳納米管陣列中拉出一根長度為15m、直徑為100μm的碳納米管線，并用刀片將該根碳納米管線切成長度為60mm的若干段。
(3)將步驟(2)所切得的若干段碳納米管線中的一段碳納米線14的一端垂直于支撐體12的頂部表面用銀漿料預先粘住。
(4)將步驟(3)所得的粘有碳納米管線14的支撐體12在400～550℃進行燒結30分鐘，進而獲得碳納米管線14牢固固定在支撐體12上的場發(fā)射裝置10。
該場發(fā)射裝置10，在與陽極距離為10mm、電壓在500～1000V的條件下，發(fā)射電流可達50mA。
當然，可以理解的是，在同樣條件下，若需要大的電流，可以采用多段碳納米管線作為發(fā)射體，如圖2所示，本發(fā)明的第二實施例采用若干段碳納米線24用一層導電銀漿料26固定在支撐體22上，并燒結固定，得到一場發(fā)射裝置20。
第三實施例中也是采用多段碳納米管線作為發(fā)射體，請參見圖3，將若干長度為100mm、直徑為200μm碳納米管線34的一端用一層導電銀漿料36粘在一支撐體32的靠近頂部的側表面上，并燒結固定，得到一場發(fā)射裝置30。這種方式可充分利用支撐體32側表面的表面積，從而提高碳納米管線34與支撐體32的接觸面積，使其固定更牢固，電接觸性更好。
與現有技術相比，所述場發(fā)射裝置及其制備方法，通過在一支撐體上用導電漿料粘住再燒結的方式固定至少一段碳納米管線，其方法簡單、操作性強；且所得場發(fā)射裝置的碳納米管線發(fā)射體與支撐體之間結合牢固，在較大電場力作用下也不易被拔出。
權利要求
1.一種場發(fā)射裝置，包括一支撐體，導電漿料，以及至少一段碳納米管線，該導電漿料將碳納米管線固定在支撐體上。
2.如權利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征在于，所述的導電漿料包括導電銀漿料。
3.如權利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征在于，所述支撐體的材質為銅、鎳或鉬。
4.如權利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管線垂直固定在支撐體的頂部表面。
5.如權利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管線的一端固定在支撐體的頂部側表面。
6.如權利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管線的長度為1～100mm。
7.如權利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管線的直徑為2～200μm。
8.一種場發(fā)射裝置的制備方法，包括以下步驟提供一支撐體；用導電漿料將至少一段碳納米管線粘在支撐體上；燒結，使碳納米管線進一步固定在支撐體上。
9.如權利要求8所述場發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，用導電漿料將碳納米管線粘在支撐體上之前，提供一超順排碳納米管陣列，通過該超順排碳納米管陣列拉成一根碳納米管線，并將該根碳納米管線切斷成若干段。
10.如權利要求8所述場發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，燒結溫度為400～550℃，時間為30分鐘。
11.如權利要求8所述場發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述的導電漿料包括導電銀漿料。
12.如權利要求8所述場發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于所述碳納米管線的長度為1～100mm。
13.如權利要求8所述場發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于所述碳納米管線的直徑為10～200μm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種場發(fā)射裝置，其包括一支撐體，導電漿料，以及至少一段碳納米管線，其中，該導電漿料將所述碳納米管線固定在該支撐體上。本發(fā)明還提供該種場發(fā)射裝置的制備方法，將至少一段碳納米管用導電漿料粘住再燒結的方式固定在支撐體上即可。該方法簡單、操作性強；且所得場發(fā)射裝置的碳納米管線發(fā)射體與支撐體之間結合牢固，在較大電場力作用下也不易被拔出。
文檔編號H01J9/02GK1941249SQ200510100089
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權日2005年9月30日
發(fā)明者姜開利, 魏洋, 柳鵬, 劉亮, 范守善 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司