專利名稱：粉末冶金法制備碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極的方法，尤其是通過粉末冶金的工藝制備碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極的方法。
背景技術(shù)：
場(chǎng)發(fā)射器件是一種冷陰極發(fā)射，電流密度大、功耗低、響應(yīng)速度快、工作溫度范圍大、抗輻射、可靠性高等特點(diǎn)，因此對(duì)場(chǎng)發(fā)射器件的研究一直非常的活躍，特別是近年來碳納米管以其優(yōu)異的場(chǎng)發(fā)射性能吸引了越來越多的注意，為場(chǎng)發(fā)射器件的研究開創(chuàng)了一個(gè)新方向。一般碳納米管陰極的制作是通過化學(xué)氣相沉積的方法，在襯底材料上經(jīng)過催化劑的作用生長(zhǎng)出碳納米管。但是采用這種方法制備的碳納米管主要是在底部同襯底連接，與襯底的結(jié)合力較差，在高電場(chǎng)的作用下會(huì)受到離子轟擊而從襯底上脫落，造成發(fā)射電流明顯下降。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種粉末冶金法制備碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極的方法，用該方法制備的碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極能顯著提高碳納米管的附著力，改善碳納米管的抗離子轟擊能力，延長(zhǎng)場(chǎng)發(fā)射冷陰極的壽命。
技術(shù)方案本發(fā)明用粉末冶金工藝，將金屬粉末與碳納米管混合后進(jìn)行研磨，然后經(jīng)壓制和真空燒結(jié)工藝制成塊狀材料，再通過腐蝕去除表面的一薄層金屬，使碳納米管在表面上突出來以便容易產(chǎn)生發(fā)射電流。這樣，碳納米管將被金屬材料包圍，顯著提高碳納米管的附著力，改善碳納米管的抗離子轟擊能力，延長(zhǎng)場(chǎng)發(fā)射冷陰極的壽命。具體工藝步驟如下a、將金屬粉末與碳納米管混合，然后進(jìn)行研磨，研磨后的顆粒直徑小于0.5微米；b、用壓機(jī)將研磨后的金屬粉末與碳納米管的混合物壓制成陰極的形狀；
c、在真空度高于1×10-2Pa的真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為300-2000攝氏度，時(shí)間為0.5-10小時(shí)；d、用腐蝕液去除表面的一薄層金屬，使碳納米管突出來。
根據(jù)所用不同金屬粉末材料，金屬粉末與碳納米管混合的比例為2∶1到15∶1。
此時(shí)，陰極表面的最外層是碳納米管的上部，碳納米管的下部嵌在陰極里面。
有益效果這種方法可以利用現(xiàn)有的粉末冶金工藝制備碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極。利用這種方法制備的陰極抗離子轟擊能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)。它包括金屬粉末與碳納米管按比例混合，利用球磨機(jī)對(duì)其研磨，壓制成形，真空燒結(jié)，表面金屬腐蝕的工藝。應(yīng)用這種技術(shù)可以提高碳納米管的附著力，增強(qiáng)碳納米管的抗轟擊能力，延長(zhǎng)陰極的壽命。這種方法可以適用于多種金屬粉末。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在本例中，我們以鋁粉與碳納米管混合為例來說明如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。具體步驟如下1.將鋁粉與碳納米管按重量比12∶1的比例混合，然后利用球磨機(jī)將其研磨成直徑在0.5微米以下的粉末；2.利用壓機(jī)將鋁粉與碳納米管混合后的粉末壓制成陰極所需要的形狀；3.在真空燒結(jié)爐中對(duì)壓制好的材料進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600攝氏度左右，保溫時(shí)間1小時(shí)左右；4、將燒結(jié)好的材料放入濃度為30％的硫酸中進(jìn)行表面腐蝕，去除最外層的一薄層鋁，使碳納米管突出來。
實(shí)施例2在本例中，我們以鉬粉與碳納米管混合為例來說明如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。具體步驟如下1.將鉬粉與碳納米管按重量比3∶1的比例混合，然后利用球磨機(jī)將其研磨成直徑在0.5微米以下的粉末；2.利用壓機(jī)將鉬粉與碳納米管混合后的粉末壓制成陰極所需要的形狀；
3.在真空燒結(jié)爐中對(duì)壓制好的材料進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1500～2000攝氏度左右，保溫時(shí)間10小時(shí)左右；4.將燒結(jié)好的材料放入濃度為30％的硝酸中進(jìn)行表面腐蝕，去除最外層的一薄層鉬，使碳納米管突出來。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金法制備碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極的方法，其特征在于制備的步驟為a、將金屬粉末與碳納米管混合，然后進(jìn)行研磨，研磨后的顆粒直徑小于0.5微米；b、用壓機(jī)將研磨后的金屬粉末與碳納米管的混合物壓制成形陰極的形狀；c、在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為300-2000攝氏度，時(shí)間為0.5-10小時(shí)；d、用腐蝕液去除表面的一薄層金屬，使碳納米管突出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金法制備碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極的方法，其特征在于根據(jù)所用不同金屬粉末材料，金屬粉末與碳納米管混合的比例為2∶1到15∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金法制備碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極的方法，其特征在于在真空度高于1×10-2Pa的真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。
全文摘要
利用粉末冶金工藝制備碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極的方法。其方法為a.將金屬粉末與碳納米管混合，然后進(jìn)行研磨，研磨后的顆粒直徑小于0.5微米；b.用壓機(jī)將研磨后的金屬粉末與碳納米管的混合物壓制成陰極的形狀；c.在真空度高于1×10
文檔編號(hào)C01B31/00GK1564296SQ200410014688
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月19日
發(fā)明者婁朝剛, 張曉兵, 雷威 申請(qǐng)人:東南大學(xué)