專利名稱：碳納米管絲陰極體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳納米管絲陰極體的制造方法。
背景技術(shù)：
碳納米管絲是由碳納米管陣列得到的，美國(guó)7，045，108及6,957，993號(hào)專利 介紹了碳納米管絲的制造方法。碳納米管絲的出現(xiàn)將會(huì)促進(jìn)宏觀碳納米管器 件的發(fā)展。
碳納米管絲的端面具有良好的場(chǎng)發(fā)射性能，可以作為場(chǎng)發(fā)射電子源。但 碳納米管絲的端部形貌具有很大的隨機(jī)性，而端部形貌對(duì)場(chǎng)發(fā)射影響很大， 因此，不同的碳納米管絲場(chǎng)發(fā)射性能可能有很大差異。此外，碳納米管絲的 長(zhǎng)度也不好控制。因此，要批量制備場(chǎng)發(fā)射性能一致的陰極發(fā)射體是比較困 難的。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種碳納米管絲陰極體的制造方法，從而可以批 量制備場(chǎng)發(fā)射性能一致的陰極發(fā)射體。
一種碳納米管絲陰極體的制造方法，其包括以下步驟提供一根碳納米 管絲；由該碳納米管絲得到若干段碳納米管絲；將一段碳納米管絲粘在金屬 絲的一端；將該段碳納米管絲置于火焰中燃燒，得到一個(gè)碳納米管絲陰極體。
將由上述方法第二步驟得到的若干段碳納米管絲，依次重復(fù)第三、第四 步驟，可以得到多個(gè)碳納米管絲陰極體。利用上述方法制造得到的碳納米管 絲陰極體的長(zhǎng)度和端部形貌具有較好的一致性，其場(chǎng)發(fā)射性能也比較一致， 能夠批量制造性能 一 致的碳納米管絲陰極體。


圖1 A為編號(hào)A的碳納米管絲陰極體的顯微鏡照片。
圖1B為編號(hào)B的石友納米管絲陰4及體的顯賴U竟照片。
圖1C為編號(hào)c的碳納米管絲陰極體的顯微鏡照片。 圖2A為編號(hào)A的碳納米管絲陰極體的場(chǎng)發(fā)射曲線。 圖2B為編號(hào)B的碳納米管絲陰極體的場(chǎng)發(fā)射曲線。 圖2C為編號(hào)C的碳納米管絲陰極體的場(chǎng)發(fā)射曲線。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
一種碳納米管絲陰極體的制造方法包括以下步驟
提供一根碳納米管絲；
由該碳納米管絲得到若干段碳納米管絲；
將一段碳納米管絲粘在金屬絲的 一端；
將該段碳納米管絲置于火焰中燃燒，得到 一個(gè)碳納米管絲陰極體。 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例碳納米管絲陰極體的制造方法進(jìn)行說明。
步驟一提供一根碳納米管絲。
該碳納米管絲可以通過以下方法得到提供一基底；將催化劑沉積于該 基底表面；通入碳源氣與保護(hù)氣體的混合氣體使碳納米管陣列從基底上長(zhǎng)出； 于碳納米管陣列中選定一包括多個(gè)碳納米管束的碳納米管束片段，并使用拉 伸工具拉伸該碳納米管束片段，使碳納米管絲沿拉伸方向形成。其中，該基 底為平整光滑的基底，催化劑與環(huán)境溫度差在50。C以上，碳源氣的分壓低于 20%。碳納米管絲的制造方法可以參見美國(guó)7,045，108及6，957，993號(hào)專利等。
步驟二由該根碳納米管絲得到若干段碳納米管絲。
通過機(jī)械方法或者非機(jī)械方法，由該碳納米管絲得到若干段碳納米管 絲。機(jī)械方法指用剪刀剪斷，或者用鋒利的刀片劃斷等等。非機(jī)械方法指用 激光切斷、火焰燒斷等等。每段碳納米管絲的長(zhǎng)度可以隨意控制，對(duì)長(zhǎng)度沒 有精確要求。
步驟三將一段碳納米管絲粘在金屬絲的一端。
可以采用銀膠等材料將一段碳納米管絲粘在金屬絲的 一端。作為支撐體 的金屬需要能夠?qū)щ姟?dǎo)熱，有足夠的強(qiáng)度即可。在本實(shí)施例中采用銅絲。
步驟四將該段碳納米管絲置于火焰中燃燒，得到一個(gè)碳納米管絲陰極體。
將粘有碳納米管絲的金屬絲一端置于火焰中進(jìn)行烘烤，例如酒精燈火焰 等。這時(shí)，每段碳納米管絲的前端會(huì)在高溫火焰中燃燒掉，但由于碳納米管 優(yōu)良的導(dǎo)熱性，碳納米管絲靠近金屬絲的部分會(huì)有一定長(zhǎng)度的碳納米管絲保 留下來。該長(zhǎng)度與火焰的溫度和氧化氣氛、碳納米管絲的直徑、以及金屬絲 的直徑有關(guān)，當(dāng)這些條件固定后，燃燒后保留的碳納米管絲長(zhǎng)度即確定。
在本實(shí)施例，在空氣中，采用約45(TC的火焰燃燒碳納米管絲，碳納米 管絲的直徑約50/mi，金屬絲采用銅絲，銅絲的直徑約600/xm,這時(shí)候燃燒后 保留的碳納米管絲長(zhǎng)度約0.5mm。
將由上述方法第二步驟得到的若干段碳納米管絲，依次重復(fù)第三、第四 步驟，可以得到多個(gè)碳納米管絲陰極。用此方法制造得到的三個(gè)碳納米管絲 陰極體分別編號(hào)為A、 B及C,它們的顯微鏡照片分別如圖1A、圖1B及圖1C 所示。由圖可以看出，用本方法得到的三個(gè)碳納米管絲陰極體的長(zhǎng)度和端部 形貌具有較好的一致性。該三個(gè)碳納米管絲陰極體A、 B及C對(duì)應(yīng)的場(chǎng)發(fā)射曲 線分別如圖2A、圖2B及圖2C所示。圖2A、圖2B及圖2C的橫坐標(biāo)代表電壓， 符號(hào)為U,單位是伏(V);縱坐標(biāo)代表電流，符號(hào)為I,單位是安培(A)。由圖 可以看出，該三個(gè)碳納米管絲陰極體的場(chǎng)發(fā)射性能也比較一致。
利用此方法制造得到的碳納米管絲陰極體的長(zhǎng)度和端部形貌具有較好 的一致性，其場(chǎng)發(fā)射性能也比較一致，因此適合批量制造性能一致的碳納米 管絲陰極體。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，當(dāng)然，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)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種碳納米管絲陰極體的制造方法，其包括以下步驟提供一根碳納米管絲；由該根碳納米管絲得到若干段碳納米管絲；將一段碳納米管絲粘在金屬絲的一端；將該段碳納米管絲置于火焰中燃燒，得到一個(gè)碳納米管絲陰極體。
2. 如權(quán)利要求l所述的碳納米管絲陰極體的制造方法，其特征在于，該 根碳納米管絲的直徑為50jLtm,該金屬絲的直徑為600/xm,該火焰的溫度為450。C。
3. 如權(quán)利要求l所述的碳納米管絲陰極體的制造方法，其特征在于，所 述燃燒步驟中，將該段碳納米管絲置于酒精燈火焰中燃燒。
4. 如權(quán)利要求l所述的碳納米管絲陰極體的制造方法，其特征在于，所 述金屬絲為銅絲。
5. 如權(quán)利要求l所述的碳納米管絲陰極體的制造方法，其特征在于，該 段碳納米管絲是通過銀膠粘在金屬絲的 一 端。
6. 如權(quán)利要求l所述的碳納米管絲陰極體的制造方法，其特征在于，該 根碳納米管絲是由碳納米管陣列得到的。
7. 如權(quán)利要求l所述的碳納米管絲陰極體的制造方法，其特征在于，所 述若干段碳納米管絲是通過機(jī)械方法切斷得到的。
8. 如權(quán)利要求l所述的碳納米管絲陰極體的制造方法，其特征在于，所 述若干段碳納米管絲是通過火焰燒斷或者激光切斷得到的。
全文摘要
一種碳納米管絲陰極體的制造方法，其包括以下步驟提供一根碳納米管絲；由該碳納米管絲得到若干段碳納米管絲；將一段碳納米管絲粘在金屬絲的一端；將該段碳納米管絲置于火焰中燃燒，得到一個(gè)碳納米管絲陰極體。利用此方法制造得到的碳納米管絲陰極體的長(zhǎng)度和端部形貌具有較好的一致性，其場(chǎng)發(fā)射性能也比較一致，能夠批量制造性能一致的碳納米管絲陰極體。
文檔編號(hào)H01J9/02GK101101841SQ200610061558
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者亮 劉, 姜開利, 楊遠(yuǎn)超, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司