铝基定向碳纳米管薄膜的制备及应用

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1、摘要摘要碳纳米管独特的结构使得它在轴向上表现出十分优异的性能。已有大量的研究表明阵列式碳纳米管膜具有优异的电学、导热性能和场发射性能，在场发射电极材料、散热片等领域都存在潜在的应用价值。本文以二茂铁为催化剂前驱体，采用化学气相沉积法裂解二甲苯，通过组合催化剂的引入方式，碳源种类，催化剂使用剂量以及反应温度在石英衬底上获得了不同形态的碳纳米管薄膜。同时通过转基底技术将石英基底上的碳纳米管成功转移至铝箔上制备出了铝基定向碳纳米管复合膜。并且在用扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其结构行进观测和分析的基础上改进

2、实验参数以制备出高质量的铝基碳纳米管复合膜。对实验制备出的铝基碳纳米管薄膜样品进行了导热性能和场发射性能测试。研究结果如下：(1)催化剂与碳源比1．59：30ml，温度为850。C时易于得到管形较好，阵列程度明显，杂质较少的碳纳米管。采用乙醇和二甲苯作碳源所生成的碳纳米管结构有很大的不同。二甲苯为碳源，沉积的碳纳米管为管状，而无水乙醇作碳源得到的碳纳米管呈带状。(2)采用转基底技术可以把石英上CNTs全部转移至铝箔上，得到多次CNTs薄膜，且每次所揭膜均为阵列式，很好地提高了CNTs薄膜的利用率。(3)铝基碳纳米管复

3、合膜的电性能和胶层的厚度有关，施加于工质的压力及加热的时间和温度直接影响胶层的厚度，从而影响复合膜的电阻。在300℃下加热40分钟，复合膜的电阻降为0．3Q以下。(4)随着温度的升高，复合膜的热导率线性下降。25℃时，复合膜最后的热导率为1．53W／(m．k)，远远小于碳纳米管本身的热导率(3000W／(m．k))。(5)铝基碳纳米管复合膜最后的开启场强为1．15V／I，tm(发射电流密度101xA／cm2)，发射电流密度达到1mA／cm2所需要的电场强度为1．81V／gm，达到该电流密度则可满足场发射平板显示器的需

4、求。F．N曲线呈线性关系证明电子发射确为场致发射。关键词：碳纳米管；转基底；导热性能；场发射性能ABSTRACTSincetheuniquestructure，carbonnanotubes(CNTs)haveoutstandingpropertiesintheaxisdirection．Largenumbersofstudieshaveshownthatalignedarraycarbonnanotubeshadoutstandingelectrics、heatconductionandfieldemissionp

5、ropertiesandunderlyingapplicationinthefieldoffieldemissionelectrodematerialsdispersiveheatpiece．Usingdifferentwaystointroducecatalyst，bothverticallyalignedcarbonnanotubesfilmsandrandomlyorientedcarbonnanotubesfilmsweregrownonsiliconsubstratesbythermaldecomposit

6、ionofxylene．Meawhile，CNTscompositefilmwithaluminumsubstratecanbeobtainedbythetechniqueoftransferringsubstrates．Thestructuresofdifferentcarbonnanotubesampleswereinvestigatedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)andproducedhighmol

7、arCNTcompositefilmswithaluminumsubstratebyamelioratingtheexperimentMparameters．Finally,theheatconductionandfieldemissionpropertiesofCNTssampleshavebeeninvestigated．Theresultsaleasfollows：(1)AlignedanddensecarbonnanotubesCanbeproducedwhiletheratioofcatalystandca

8、rbonprecursoris1．59：30mlat850。C．ThestructuresofCNTsrespectivelyproducedwithalcoholandxyleneascarbonprecursorhaveprodigiousdifferences，CNTsispipywhentheprecursorisxyleneandCN