基于CVD法制备碳纳米管阵列及其性能研究

发布时间：2017-04-14 10:19

  本文关键词：基于CVD法制备碳纳米管阵列及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于碳纳米管(CNTs)具有优越的电学性能和力学性能，在电子器件和复合材料中有广阔的应用前景。化学气相沉积法（CVD）具有工艺简单，产物纯度高等优点，并且能够直接在基底上得到碳纳米管阵列，是目前使用最多的制备碳纳米管阵列的方法。本论文基于CVD法成功制备了碳纳米管阵列，并研究了工艺参数对不同性质的基底上碳纳米管阵列生长机理及形貌的影响。 本文首先研究了碳纳米管阵列在石英（SiO2）基底上的生长，讨论了工艺参数对碳纳米管阵列的形貌和结构的影响，并对碳纳米管阵列的力学性能和导电性能进行了测试，讨论了碳纳米管阵列的一些可能存在的应用领域。其次研究了在图案化的Au/Si和Al/Si基底上碳纳米管阵列的生长情况并进行了讨论。 实验结果表明：通过工艺优化，在石英基底上实现了碳纳米管阵列超长和快速生长，碳纳米管阵列最高可达到1.3mm，最快生长速率约为39μm/min。碳纳米管阵列在应变为40%时，塑性形变仅为9.8%；在10次应变为10%的循环压缩后，几乎无机械强度的退化和明显的形变。且在压缩（应变小于15%）过程中，碳纳米管阵列的导电性呈线性变化。碳纳米管阵列对有机溶剂的吸收容量为6~9g.g-1。在图案化的Au/Si基底上，根据反应条件的不同，实现了硅基底上生长碳纳米管阵列。而在图案化的Al/Si上，通过对反应动力学条件的控制，得到了图案化的碳纳米管阵列及其互补结构。
【关键词】：碳纳米管阵列 化学气相沉积法 基底图案化 导电性能
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O613.71
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景9
• 1.2 碳纳米管的结构9-10
• 1.2.1 碳纳米管分类9
• 1.2.2 碳纳米管性能9-10
• 1.3 碳纳米管阵列的制备方法10-13
• 1.4 碳纳米管阵列国内外的研究现状13-14
• 1.5 课题研究意义和主要内容14-15
• 第2章 实验方法及原理15-23
• 2.1 实验材料及设备15-16
• 2.1.1 实验材料15
• 2.1.2 实验设备15-16
• 2.2 CVD 制备定向碳纳米管阵列原理16-18
• 2.3 实验方法18-21
• 2.3.1 石英基底清洗18
• 2.3.2 图案化基底制作18-20
• 2.3.3 碳纳米管阵列制备20-21
• 2.4 碳纳米管阵列表征和性能测试21-23
• 2.4.1 碳纳米管阵列表征21-22
• 2.4.2 碳纳米管阵列性能测试22-23
• 第3章 碳纳米管阵列的可控制备及应用23-45
• 3.1 引言23
• 3.2 不同因素对碳纳米管阵列生长的影响23-37
• 3.2.1 生长温度23-26
• 3.2.2 氩气流量26-29
• 3.2.3 催化剂前驱体溶液浓度29-33
• 3.2.4 催化剂前驱体溶液滴速33-35
• 3.2.5 生长时间35-37
• 3.3 石英基底上碳纳米管阵列生长机制分析37-40
• 3.4 碳纳米管阵列的应用探索40-45
• 3.4.1 力学性能测试40-42
• 3.4.2 导电性能测试42-44
• 3.4.3 吸收性能测试44-45
• 第4章 图案化基底上碳纳米管阵列生长研究45-55
• 4.1 Al/Si 图案化基底上制备碳纳米管阵列45-49
• 4.1.1 生长温度45-47
• 4.1.2 氩气流量47-48
• 4.1.3 催化剂前驱体溶液滴速48-49
• 4.2 Au/Si 图案化基底上制备碳纳米管阵列49-55
• 4.2.1 生长温度49-50
• 4.2.2 氩气流量50-51
• 4.2.3 催化剂前驱体溶液浓度51
• 4.2.4 催化剂前驱体溶液滴速51-53
• 4.2.5 Au/Si 基底上碳纳米管阵列生长机制分析53-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 致谢61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 徐耿;勇振中;李清文;;超长碳纳米管阵列的制备与应用[J];材料导报;2011年01期

2 蔡方凯;;分散定向碳纳米管阵列的制备及场发射性能[J];电子元件与材料;2009年08期

3 王红波,王森,俞国军,李玉兰,何绥霞,巩金龙,陆荣荣,朱德彰,朱志远;高度定向的碳纳米管阵列的制备[J];核技术;2004年09期

4 姜开利;王佳平;李群庆;刘亮;刘长洪;范守善;;超顺排碳纳米管阵列、薄膜、长线——通向应用之路[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2011年04期

5 李明伟,胡征,王喜章,吴强,吕忆农,陈懿;电晕放电等离子体增强化学气相沉积合成碳纳米管阵列[J];科学通报;2003年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 满玉红;定向多壁碳纳米管阵列的生长机理与可控制备研究[D];清华大学;2011年

  本文关键词：基于CVD法制备碳纳米管阵列及其性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：305794