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1、藍(lán)寶石紅外窗口的電磁屏蔽防護(hù),有著重要的理論研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。碳納米管薄膜尤其是單一手性單壁碳納米管薄膜,具有良好的紅外透過率和較好的理論導(dǎo)電性能,在紅外窗口電磁屏蔽領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景。本論文基于碳納米管氣-液-固(VLS)和氣-固-固(VSS)兩種生長(zhǎng)原理,分別以金屬Ni和W-Fe合金為催化劑,在藍(lán)寶石基底和鍍有SiO2層的藍(lán)寶石基底上,采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備了一系列碳納米管薄膜。主要采用掃描電子顯微術(shù)(SEM)、拉曼
2、光譜和透射電子顯微術(shù)(TEM)表征和分析碳納米管薄膜的生長(zhǎng)形貌及結(jié)晶質(zhì)量;采用紅外光譜法測(cè)試薄膜的紅外透過率;采用霍爾效應(yīng)法測(cè)試其導(dǎo)電性能以評(píng)估其電磁屏蔽性能。
以金屬Ni為催化劑,CVD制備碳納米管薄膜的實(shí)驗(yàn)表明,使用Ni催化劑制備碳納米管薄膜時(shí),Ni催化劑濺射時(shí)間不能太長(zhǎng),否者退火后Ni顆粒會(huì)發(fā)生重疊,不利于碳納米管薄膜的生長(zhǎng)。CVD法制備碳納米管時(shí),反應(yīng)溫度升高能夠提高Ni催化劑活性,使碳納米管薄膜質(zhì)量變好,但是過高的溫
3、度也會(huì)讓催化劑中毒失效;實(shí)驗(yàn)通入CH4/H2的流量隨著H2比例的增加,碳納米管薄膜的質(zhì)量慢慢變好,但是過量的H2會(huì)降低反應(yīng)速率使碳納米管密度下降;Ar流量對(duì)反應(yīng)的影響效果不大,當(dāng)Ar流量過大時(shí),碳納米管團(tuán)聚會(huì)變得嚴(yán)重;碳納米管薄膜的厚度隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而增加,但生長(zhǎng)30min后碳納米管開始停滯生長(zhǎng)。此外,還通過對(duì)比藍(lán)寶石鍍制SiO2層前后碳納米管薄膜光電性能變化,研究了SiO2層的作用,分析了SiO2層提高碳納米管光電性能的原因。
4、 制備新型W-Fe合金,并以其為催化劑制備碳納米管薄膜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:W48Fe28Ox在高溫H2環(huán)境下退火才能形成W-Fe催化劑;W-Fe催化劑具有非常高的熔點(diǎn),反應(yīng)溫度要達(dá)到850℃以上W-Fe催化劑才具有活性;高溫下CH4容易裂解,CH4流量不能太大,H2流量可適當(dāng)增加來改善碳納米管薄膜質(zhì)量。
比較以SiO2為過渡層使用Ni催化劑和直接基于藍(lán)寶石以W-Fe為催化劑制備的碳納米管,采用拉曼散射光譜和TEM分析表明,W-F
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