專利名稱：碳納米管的制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳納米管的制備裝置，尤其涉及一種使用化學(xué)氣相沉積法的碳納米管制備裝置。
背景技術(shù)：
因碳納米管在機(jī)械、電子、物理、化學(xué)等方面具有優(yōu)異的性能，如獨(dú)特的金屬或半導(dǎo)體導(dǎo)電性、極高的機(jī)械強(qiáng)度、高容量儲氫能力及吸附能力、場致電子發(fā)射性能、定向?qū)嵝阅芤约拜^強(qiáng)的寬帶電磁波吸收特性等，使得碳納米管受到物理、化學(xué)及材料科學(xué)等領(lǐng)域以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門的極大重視，同時促進(jìn)碳納米管的廣泛研究與實(shí)際應(yīng)用。目前，碳納米管廣泛應(yīng)用于增強(qiáng)材料、場致電子發(fā)射材料、超級電容器電極材料、氣體吸附材料、催化材料、熱傳導(dǎo)材料以及傳感材料等領(lǐng)域。
目前，較為成熟的碳納米管制備方法主要有三種電弧放電法、激光燒蝕法以及化學(xué)氣相沉積法。其中，化學(xué)氣相沉積法一般是采用過渡金屬或其氧化物作為碳納米管生長的催化劑，在一定溫度下，使碳源氣在催化劑表面發(fā)生熱裂解而生長出碳納米管的方法，因其工藝簡便、成本低、可批量生長等特點(diǎn)而得到廣泛的研究與應(yīng)用。
現(xiàn)有技術(shù)提供一種碳納米管的制備方法，其包括以下步驟提供一表面形成有一催化劑層的基底，將其置入反應(yīng)腔中，加熱反應(yīng)腔，向反應(yīng)腔中沿基本垂直于碳納米管生長的方向通入碳源氣，在催化劑層上生長出碳納米管。但是，使用該方法制備碳納米管過程中，碳源氣氣流方向?qū)⒂绊懱技{米管的直立生長，使得生長出的碳納米管準(zhǔn)直性較差。
有鑒于此，有必要提供一種碳納米管的制備裝置，其可制備高準(zhǔn)直性碳納米管。

發(fā)明內(nèi)容以下將以實(shí)施例說明一種碳納米管的制備裝置，其可制備高準(zhǔn)直性碳納米管。
一種碳納米管的制備裝置，其包括一反應(yīng)腔，該反應(yīng)腔包括一對相對設(shè)置的進(jìn)氣口與排氣口，其分別位于該反應(yīng)腔的底部與頂部；一基底承載裝置，其位于該反應(yīng)腔內(nèi)，用于承載碳納米管生長用基底；以及，一對相對設(shè)置的網(wǎng)格電極，該網(wǎng)格電極位于所述反應(yīng)腔內(nèi)，且分別設(shè)于該基底承載裝置的兩側(cè)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述碳納米管制備裝置，通過設(shè)置一對相對的網(wǎng)格電極，可使碳源氣通過，使氣流方向與碳納米管生長方向平行，有利于碳納米管準(zhǔn)直生長；在該對網(wǎng)格電極間施加一電壓可在兩者之間產(chǎn)生電場，碳納米管在該電場中生長，由于碳納米管被極化，且其軸向極化率大于其垂軸方向的極化率，使碳納米管的生長方向取向于該電場方向，而使碳納米管具有高準(zhǔn)直性。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例碳納米管的制備裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例網(wǎng)格電極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例碳納米管的制備裝置使用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
請參見圖1及圖2，本發(fā)明實(shí)施例所提供的碳納米管制備裝置100，其包括一反應(yīng)腔110，一基底承載裝置130，以及一對相對設(shè)置的網(wǎng)格電極120。
該反應(yīng)腔110包括一進(jìn)氣口112及一排氣口114，該進(jìn)氣口112設(shè)于反應(yīng)腔110底部，用于向反應(yīng)腔110內(nèi)通入碳源氣；該排氣口114設(shè)于反應(yīng)腔110頂部，其與進(jìn)氣口112相配合，可使碳源氣氣流方向與碳納米管生長方向平行。
該基底承載裝置130位于反應(yīng)腔110內(nèi)，并設(shè)于所述進(jìn)氣口112與排氣口114之間。優(yōu)選的，該基底承載裝置130包括兩定位栓132。該兩定位栓132的設(shè)置有利于將碳納米管生長用基底安裝在反應(yīng)腔110內(nèi)時，精確定位該基底。為配合定位栓132的使用，可在生長碳納米管用基底兩端設(shè)置與定位栓132匹配的定位孔。
所述一對相對設(shè)置的網(wǎng)格電極120位于反應(yīng)腔110內(nèi)，并分別設(shè)于基底承載裝置130的兩側(cè)。
該碳納米管制備裝置100還包括一電源裝置160，該電源裝置160與所述一對網(wǎng)格電極120相連接，工作過程中，該電源裝置160在該對網(wǎng)格電極120之間施加一電壓，可在該對網(wǎng)格電極120之間產(chǎn)生一電場。
圖2為該網(wǎng)格電極120的結(jié)構(gòu)示意圖。該網(wǎng)格電極120的平面形狀可為長方形、正方形、圓形或橢圓形；本實(shí)施例中，該網(wǎng)格電極120的平面形狀為長方形。該網(wǎng)格電極120包括若干通孔122，其可使碳源氣通過，從而使碳源氣氣流方向與碳納米管生長方向平行。該若干通孔122可任意排布于網(wǎng)格電極120上，優(yōu)選的，本實(shí)施例中，通孔122規(guī)則排布于網(wǎng)格電極120上。
下面將具體描述一種利用上述碳納米管制備裝置100進(jìn)行碳納米管制備的操作過程。
請參見圖3，其具體過程為(a)將至少一碳納米管生長用基底150裝載于反應(yīng)腔110內(nèi)的基底承載裝置130上，該基底150上具有一催化劑層152，其用作碳納米管生長的觸媒層。所述基底150的材質(zhì)可選用硅、氧化鋁、玻璃、或石英。所述基底150可包括若干導(dǎo)流孔，可使碳源氣通過。對于若干基底150，可通過墊片142與基底150間隔串接在定位栓132上，從而可實(shí)現(xiàn)碳納米管的批量生產(chǎn)。
(b)通過電源裝置160在兩網(wǎng)格電極120上施加一電壓，以在兩網(wǎng)格電極120之間產(chǎn)生一電場，該電場的電場強(qiáng)度優(yōu)選為500～2000V/m，其電場方向基本與碳納米管生長方向平行。碳納米管生長過程中，在該電場作用下，由于碳納米管被極化，且其軸向方向的極化率遠(yuǎn)大于垂軸方向的極化率，從而使碳納米管生長方向取向于該電場方向，而具有高準(zhǔn)直性。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述碳納米管制備裝置100，通過設(shè)置一對相對的網(wǎng)格電極120，可使碳源氣通過，使氣流方向與碳納米管生長方向平行，有利于碳納米管準(zhǔn)直生長；在該對網(wǎng)格電極120間施加一電壓可在兩者之間產(chǎn)生電場，碳納米管在該電場中生長，由于碳納米管被極化，且其軸向極化率大于其垂軸方向的極化率；使碳納米管的生長方向取向于該電場方向，而使碳納米管具有高準(zhǔn)直性。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，如適當(dāng)變更網(wǎng)格電極形狀及網(wǎng)格電極通孔的排布等，只要其不偏離本發(fā)明的技術(shù)效果均可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種碳納米管的制備裝置，其包括一反應(yīng)腔，該反應(yīng)腔包括一對相對設(shè)置的進(jìn)氣口與排氣口，該進(jìn)氣口與排氣口分別位于該反應(yīng)腔的底部與頂部；一基底承載裝置，其位于該反應(yīng)腔內(nèi)，用于承載碳納米管生長用基底；其特征在于，該碳納米管的制備裝置進(jìn)一步包括一對相對設(shè)置的網(wǎng)格電極，該網(wǎng)格電極位于所述反應(yīng)腔內(nèi)，且分別設(shè)于該基底承載裝置的兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述碳納米管的制備裝置，其特征在于，所述基底承載裝置包括兩定位栓。
3.如權(quán)利要求1所述碳納米管的制備裝置，其特征在于，所述一對網(wǎng)格電極的平面形狀為長方形、正方形、圓形或橢圓形。
4.如權(quán)利要求1所述碳納米管的制備裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一電源裝置，該電源裝置與該對網(wǎng)格電極相連接，用于在該對網(wǎng)格電極之間施加一電壓，以在該對網(wǎng)格電極之間產(chǎn)生一電場。
5.如權(quán)利要求4所述碳納米管的制備裝置，其特征在于，所述電場的電場強(qiáng)度為500～2000V/m。
全文摘要
本發(fā)明提供一種碳納米管的制備裝置，其包括一反應(yīng)腔，該反應(yīng)腔包括一對相對設(shè)置的進(jìn)氣口與排氣口，其分別位于該反應(yīng)腔的底部與頂部；一基底承載裝置，其位于該反應(yīng)腔內(nèi)，用于承載碳納米管生長用基底；以及一對相對設(shè)置的網(wǎng)格電極，該對網(wǎng)格電極位于該反應(yīng)腔內(nèi)，且分別設(shè)于該基底承載裝置的兩側(cè)。本發(fā)明通過設(shè)置一對相對的網(wǎng)格電極，可使碳源氣通過，使氣流方向與碳納米管生長方向平行，有利于碳納米管準(zhǔn)直生長；在該對網(wǎng)格電極間施加一電壓可在兩者之間產(chǎn)生電場，碳納米管在該電場中生長，其生長方向?qū)⑷∠蛴谠撾妶龇较?，從而具有高?zhǔn)直性。
文檔編號C01B31/02GK1948139SQ20051010035
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者何紀(jì)壯 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司