用玻璃粉作粘结剂制备碳纳米管厚膜及其场发射特性

碳纳米管薄膜的制备与场发射性能研究的开题报告题目：碳纳米管薄膜的制备与场发射性能研究一、研究背景和意义碳纳米管是一种新型材料，具有优异的电学、热学、力学性能和尺寸效应。

其在电子器件、储能材料、传感器、复合材料等领域具有广泛应用前景。

而碳纳米管薄膜作为碳纳米管的一种重要形态，其场发射性能在纳米电子器件、荧光显示、光电子学等领域也有着广泛的应用。

因此，对于碳纳米管薄膜的制备和场发射性能进行研究具有重要的学术和应用意义。

二、研究内容和方法1. 碳纳米管薄膜的制备方法优化研究使用化学气相沉积（CVD）和涉水法两种方法制备碳纳米管薄膜，并对两种方法的制备参数进行优化研究，以得到最佳的碳纳米管薄膜制备方案。

2. 碳纳米管薄膜的结构与形貌表征利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等表征手段，对制备好的碳纳米管薄膜的结构特征和形貌进行表征。

3. 碳纳米管薄膜的场发射性能测试将制备好的碳纳米管薄膜作为阴极材料进行场发射性能测试，研究其电流密度随场强的变化及其稳定性，探究碳纳米管薄膜作为场发射材料的潜力。

4. 碳纳米管薄膜的应用研究结合碳纳米管薄膜的场发射性能，探究其在纳米电子器件、荧光显示、光电子学等领域的应用潜力。

三、预期成果1. 碳纳米管薄膜的制备方法优化方案及制备好的碳纳米管薄膜的结构特征和形貌表征结果。

2. 碳纳米管薄膜的场发射性能测试结果及分析。

3. 碳纳米管薄膜的应用研究，探究其在纳米电子器件、荧光显示、光电子学等领域的应用潜力。

四、研究进展和计划目前，已通过文献调研和实验验证，初步确定碳纳米管薄膜的制备方法并进行了初步的制备；同时，对制备好的碳纳米管薄膜进行了初步的表征研究，并初步探究了其场发射性能。

接下来，我们将进一步优化制备方法并深入研究其结构与性能关系，探究碳纳米管薄膜在各个领域的应用前景。

最终期望通过以上研究，为碳纳米管薄膜的制备和应用提供参考和指导。

碳纳米管复合材料的制备与性能研究碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是一种具有高度结构化特性和优异性能的纳米材料。

碳纳米管与许多材料相结合，形成碳纳米管复合材料，其独特性质为科学家和工程师提供了极大的创新潜力。

本文将探讨碳纳米管复合材料的制备方法以及其在不同领域的性能研究。

第一部分：碳纳米管的制备方法目前，碳纳米管的制备方法包括化学气相沉积、物理气相沉积和电化学沉积等多种技术。

其中，化学气相沉积是最常用的方法之一。

该方法通过在高温中使用合适的催化剂，将碳源气体分解成碳原子，并在催化剂表面上生长出碳纳米管。

物理气相沉积则是利用高能电子束或激光进行碳原子热解，形成碳纳米管。

电化学沉积则是通过在电解液中施加电压，将碳源电离并在电极上生长碳纳米管。

以上这些制备方法各有优缺点，科学家和研究者根据具体需求选择适合的方法。

第二部分：碳纳米管复合材料的应用及性能研究碳纳米管复合材料因其良好的机械、电学和热学性能，在各个领域得到广泛应用。

在材料领域，碳纳米管复合材料被用于制作超高强度和低密度的复合材料，可应用于喷气发动机叶片、航空航天结构件以及电池等领域，以提升材料性能和延长使用寿命。

在能源领域，碳纳米管被应用于储能设备，如锂离子电池和超级电容器，其高电导性和大比表面积可提高电池储能和释放效率。

此外，碳纳米管复合材料还被广泛应用于传感器和电子器件制造领域。

碳纳米管作为电极材料，可用于制作高灵敏度的传感器，如气体传感器和生物传感器。

碳纳米管复合材料还可以提高柔性电子器件的性能，并为未来柔性电子产品的发展提供了新的可能性。

第三部分：碳纳米管复合材料的性能改善研究为了进一步改善碳纳米管复合材料的性能，科学家们开展了大量的研究工作。

一方面，他们通过改变碳纳米管的结构和掺杂其他纳米材料，以增强其导电性、机械强度和热稳定性。

例如，氧化铝、二氧化硅等纳米颗粒的添加可以增加纳米管复合材料的强度。

另一方面，他们还研究了不同制备工艺对碳纳米管复合材料性能的影响，如控制碳纳米管的取向和合适的界面化学处理等。

碳纳米管薄膜的场发射及其有效发射面积董建会1,3,曾葆青2,田时开2,崔文丽1(1.中北大学理学院物理系,太原　030051;2.电子科技大学物理电子学院,成都　610054;3.中国科学院山西煤炭化学研究所,太原　030001)摘要:讨论了薄膜与阳极间隔以及有效发射面积对碳纳米管薄膜场发射性能的影响。

以磁控溅射Al 和Ni 在Si 片上做为缓冲层和催化剂,以乙炔为C 源气体,利用化学气相沉积法制备了碳纳米管薄膜。

扫描电镜观测结果表明,碳纳米管的直径为50～80nm 。

采用二极管结构,测试了样品的场发射性能,结果表明碳纳米管薄膜具有优异的场发射特性,薄膜与阳极距离为400μm 时开启场为0185V/μm 、阈值场为1122V/μm 。

F 2N 理论计算结果表明,碳纳米管薄膜的有效发射面积几乎不随场发射所加电压的变化而改变;有效发射面积随着薄膜与阳极距离的增加而增大。

关键词:场发射;F 2N 理论;有效发射面积;碳纳米管;磁控溅射中图分类号:TN 383;O 46214　文献标识码:A 文章编号:1671-4776(2009)10-0599-05Field Emission Characteristics and E ffective EmissionArea of C arbon N anotube FilmsDong Jianhui 1,3,Zeng Baoqing 2,Tian Shikai 2,Cui Wenli 1(1.Department of Physics ,School of Science ,North University of China ,Taiyuan 030051,China;2.School of Physical Electronics ,University of Electronic Science and T echnology of China ,Chengdu 610054,China;3.Institute of Coal Chemistry ,CA S ,Taiyuan 030001,China )Abstract :Effect s of t he sample 2anode distance (t he interval between sample and anode )and effective emission area on t he field emission characteristics of carbon nanot ube films were discussed.Si subst rate was coated wit h Al and Ni films as t he buffer layer and catalyzer in sequence by a magnetic sp uttering met hod ,and carbon nanot ube films were grown on Si sub 2st rate by t hermal chemical vapor deposition wit h acetylene as t he precursors.The SEM was used to determine t he st ruct ure of t he films.The result s show t hat t he diameters of carbon nanot ubes are 50-80nm.The field emission properties were tested on t he CN T 2anode set up ,and t he mesurement results indicates that the low turn 2on field is 0185V/μm and threshold field is 1122V/μm at the sample 2anode distance of 400μm.E ffective emission area was extracted from the F 2N plots at dif 2ferent sample 2anode distances ,which shows the area increases with sample 2anode distance increasing.The emission area was estimated also from the F 2N equation ,which indicates that the emission area slightly changes with electric field ,regardless of the sample conditions.K ey w ords :field emission ;Fowler 2Nordheim theory ;effective emission area ;carbon nanotube (CN T );magnetic sputteringDOI :10.3969/j.issn.1671-4776.2009.10.005 EEACC :0587收稿日期:2009-05-07E 2m ail :dongjianhui @纳米材料与结构Nanomaterial &St ruct ure0　引　言碳纳米管(CN T)自1991年被日本电子显微镜专家S1Iijima[1]发现以来,就成为人们争相研究的热点。

碳纳米管薄膜阴极的制备与场发射性能研究的开题报告一、研究背景及意义碳纳米管（Carbon Nanotube, CNT）具有很高的比表面积和优异的导电性能，因此在领域中被广泛应用。

碳纳米管薄膜是一种利用大量碳纳米管通过自组装等方式形成的薄膜。

与单个碳纳米管相比，碳纳米管薄膜拥有更高的场发射效率和更好的稳定性。

因此，碳纳米管薄膜广泛应用于场发射器、柔性电子器件等领域，并被视为一种新型功能材料。

本研究旨在研究碳纳米管薄膜阴极的制备方法，并考察薄膜在场发射性能方面的表现。

为提高碳纳米管薄膜的场发射性能，本研究将结合表面化学修饰和微纳加工技术，探索改善碳纳米管薄膜阴极性能的方法，为碳纳米管薄膜的应用提供新的思路。

二、研究目标本研究的主要目标如下：1.通过自组装等方式制备出具有一定良好性能的碳纳米管薄膜阴极。

2.研究表面化学修饰对碳纳米管薄膜阴极性能的影响，探究表面化学修饰对碳纳米管薄膜阴极性能的优化效果。

3.结合微纳加工技术对碳纳米管薄膜阴极进行微纳结构设计，通过组合不同结构的碳纳米管薄膜和微纳结构，得到更好的碳纳米管薄膜阴极性能。

三、研究方法1.碳纳米管薄膜阴极的制备通过碳纳米管的分散、自组装等方法构建碳纳米管薄膜，并利用离心、热处理等方法优化薄膜的结构和性质。

2.表面化学修饰通过化学修饰的方法，调控碳纳米管薄膜表面的化学活性，改善其电子发射性能，并考察不同表面化学修饰对薄膜性能的影响。

3.微纳加工技术采用微纳加工技术，将微纳结构与碳纳米管薄膜相结合，通过设计不同结构和不同尺寸的微纳结构，达到提高碳纳米管薄膜阴极性能的目的。

4.性能测试利用场发射测试系统，对制备的碳纳米管薄膜阴极的场发射性能进行测试，并考察表面化学修饰和微纳加工等方式对碳纳米管薄膜阴极性能的影响。

四、预期成果1.制备出具有一定良好性能的碳纳米管薄膜阴极。

2.研究不同表面化学修饰方式对碳纳米管薄膜阴极性能的影响，提出改善碳纳米管薄膜阴极性能的新思路。

一种植入玻璃表面的碳纳米管电极及其场发射性能研究孙斌;陈冉;王艳;丁桂甫【摘要】实现了一种通过水玻璃粘结剂将碳纳米管植入玻璃基底表面并呈现均匀"植布"效果的场发射电极.通过低温工艺固化碳纳米管形态,并保证高选择比的湿法刻蚀工艺,实现碳纳米管端部刻蚀露出作为场发射源,而根部植入水玻璃粘结介质中的分散植布效果.通过高温强化工艺,在碳纳米管与粘结剂结合界面形成1层稳定的-Si-O-薄膜,增加碳纳米管与阴极薄膜的结合力,提高其场发射性能.高温强化后电极开启电压由1.52 V/μm降至0.74 V/μm明显降低.同时,在外加场强2.3 V/μm时,可以得到大于233 μA的稳定场发射电流持续发射40 h.%A field emission electrode with carbon nanotube (CNT) homogeneously rooted in glass was achieved through sodium silicate (SS).CNTs homogeneously rooted in the SS paste were obtained by wet etching after solidification process under low temperature.By using high temperature retreatment, a firm-Si-O-film formed on the interface between CNT emitters and SS paste.The film adhesion enhanced and emission performance improved significantly.The turn on field significantly decreased from 1.52 to 0.74 V/μm after high temperature retreatment.For the treated emitter, with applied field of 2.3 V/μm, reliable operation for 40 h at a high emission current of more than 233 μA was also achieved【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)003【总页数】4页(P68-71)【关键词】场发射;复合薄膜;碳纳米管;水玻璃【作者】孙斌;陈冉;王艳;丁桂甫【作者单位】上海交通大学微米纳米加工技术国家级重点实验室,上海 200240;上海交通大学微米纳米加工技术国家级重点实验室,上海 200240;上海交通大学微米纳米加工技术国家级重点实验室,上海 200240;上海交通大学微米纳米加工技术国家级重点实验室,上海 200240【正文语种】中文【中图分类】O462.4碳纳米管因其稳定的化学性质、机械性能、较小的直径和较高的长径比，具有优异的场发射性能 [1-2] 。

碳纳米管及其复合材料制备和性能3110103439傅航雷一、实验目的1.了解碳纳米管的微观结构特征和主要制备方法；2.制备碳纳米管催化剂，采用化学气相沉积法制备多壁碳纳米管；3.研究碳纳米管填充复合材料前后材料热导率的变化。

二、实验原理1.碳纳米管制备方法概括1991年日本NEC公司的电子显微镜专家饭岛在高分辨透射电子显微镜下检测石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现由管状的同轴纳米管组成的碳分子，这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管，又名巴基管。

它主要由呈六边形排列的碳原子石墨面构成的，层数从数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，约为0.34nm，直径一般为2-20nm。

根据其管壁石墨面层数可将其分类为：管壁由一层石墨面构成的称为单臂碳纳米管，管壁由多层石墨面构成的则称为多壁碳纳米管。

目前常用的碳纳米管制备方法主要有：电弧放电法、激光蒸发法、化学气相沉积法等合成法。

电弧放电法是生产碳纳米管的主要方法。

电弧放电法的具体过程是：将石墨电极置于惰性气体保护或者真空的反应容器中，在两极之间大电流激发出电弧，此时温度可以达到3000度以上（示意图见图1）。

在这种条件下，石墨会蒸发，生成的产物有富勒烯（C60）、无定型碳和单壁或多壁的碳纳米管。

通过控制催化剂和容器中的气氛，可以调节几种产物的相对产量。

使用这一方法制备碳纳米管技术上比较简单，但是生成的碳纳米管与C60等产物混杂在一起，很难得到纯度较高的碳纳米管，并且得到的往往是多层碳纳米管。

但是该方法反应消耗的能量太大，而且难以实现连续化制备。

图1 电弧放电法装置示意图激光蒸发法就是在一定温度和惰性气体流中用激光蒸发石墨靶，使其转化为碳纳米管。

Smalley R.E等采用该法合成了克数量级高质量的单臂碳纳米管，他们采用强激光束轰击含有0.5wt%镍和钴的石墨块。

整个系统安置在一个管式炉中，炉子加热到1200摄氏度，在激光轰击的同时，惰性气体流经该反应器，气流将生成的单臂碳纳米管吹到冷却器上进行收集（示意图见图2）。

《碳纳米材料的可控制备及场发射性能研究》篇一一、引言碳纳米材料因其独特的物理、化学性质，在材料科学、电子工程、生物医学等领域展现出巨大的应用潜力。

近年来，随着纳米科技的飞速发展，碳纳米材料的可控制备技术及场发射性能研究已成为科研领域的热点。

本文将重点探讨碳纳米材料的可控制备方法，以及其场发射性能的研究进展。

二、碳纳米材料的可控制备1. 制备方法碳纳米材料的可控制备主要依赖于特定的合成方法，这些方法主要分为物理法、化学法和物理化学法。

其中，化学气相沉积法（CVD）、电弧放电法、模板法等是制备碳纳米材料的主要手段。

(1) 化学气相沉积法（CVD）CVD是一种重要的碳纳米材料制备技术，其基本原理是在高温、催化剂存在的条件下，通过气相中的碳源进行化学反应，从而在基底上形成碳纳米结构。

该方法制备的碳纳米材料具有优异的结构可控制性和物理性质。

(2) 电弧放电法电弧放电法是利用两个石墨电极间的电弧放电过程来制备碳纳米材料的方法。

该方法可制备出具有高度取向性和均匀性的碳纳米管。

(3) 模板法模板法是利用具有特定结构的模板来制备碳纳米材料的方法。

通过控制模板的形状和尺寸，可以实现对碳纳米材料结构和形貌的精确控制。

2. 可控制备技术可控制备的关键在于对反应条件的精确控制，包括温度、压力、催化剂种类和浓度等。

通过优化这些参数，可以实现对碳纳米材料尺寸、形状和结构的精确控制。

此外，利用表面活性剂等添加剂可以进一步改善碳纳米材料的性能和纯度。

三、碳纳米材料的场发射性能研究场发射是指材料在强电场作用下发生电子发射的现象。

碳纳米材料因其独特的电子结构和良好的导电性，在场发射领域展现出巨大的应用潜力。

近年来，国内外学者对碳纳米材料的场发射性能进行了广泛的研究。

1. 场发射性能评价参数评价碳纳米材料场发射性能的主要参数包括开启电场、阈值电场、发射电流密度等。

这些参数与碳纳米材料的结构、形貌和表面性质密切相关。

通过优化这些参数，可以提高碳纳米材料的场发射性能。

碳纳米管复合材料的制备与性能分析碳纳米管（Carbon nanotubes，CNTs）是一种新型的纳米材料，具有良好的结构和性能，被广泛应用于各种领域，如电子、能源、材料等。

尤其是碳纳米管复合材料，具有很高的强度、韧性和导电性能，成为当代新材料的研究热点。

一、碳纳米管的制备目前，制备碳纳米管的方法主要有化学气相沉积法、电化学沉积法和物理气相沉积法等多种方式。

其中，化学气相沉积法是最为常用的方法之一。

化学气相沉积法是将金属或金属化合物的粉末加热至一定温度，使其放出气体，在其表面上形成碳纳米管。

该方法具有成本低、制备效率高、控制精度高等优点。

同时，其制备的碳纳米管具有单晶质结构、直径一致等特点。

二、碳纳米管复合材料的制备纳米复合材料是一种将纳米材料与基体材料复合的新型材料，其特点是在不丧失原有性能的基础上，通过控制纳米材料的形态和分布，赋予基体材料新的性能。

制备碳纳米管复合材料的方法多种多样，其中常用的方法包括机械混合法、沉积法和包覆法等。

在这些方法中，包覆法被广泛应用。

包覆法是将碳纳米管包覆在基体材料中，通过碳纳米管与基体材料的相互作用，使其结合成材料。

该方法可使碳纳米管在复合材料中分布均匀，并增强基体材料的强度、硬度和导电性能等，提高复合材料的性能。

三、碳纳米管复合材料的性能分析碳纳米管复合材料具有许多优异的性能，如高强度、高导电、高热导、高韧性和低摩擦等。

其中，高强度和高导电性是其最为突出的两个性能。

高强度是指碳纳米管复合材料在外力作用下不易破裂，具有较好的抗压、抗剪和抗拉等性能。

研究表明，碳纳米管复合材料的强度可比相同材料的强度提高10-100倍以上，且随着碳纳米管含量的增加而增强。

高导电性是指碳纳米管复合材料可以很好地传输电能，且电导率高。

碳纳米管具有良好的导电性能，可以形成电子传输通路，提高复合材料的导电性。

同时，碳纳米管复合材料的导电性能可以通过控制碳纳米管的分散态和含量进行调节，具有良好的可调性。

碳纳米管的制备及其薄膜结构场发射实验研究【摘要】：自1991年电弧法合成碳纳米管以来,由于其准一维结构所导致的在电学、力学及光学等诸多方面的奇异性质,被认为是继C_60之后另一种十分重要的碳的低维材料,可望在场发射平板显示器件、储氢燃料电池、高分子复合材料及超级电容等应用领域取得突破。

为适应碳纳米管在基础研究和工业发展两方面的广泛应用,大规模、高质量碳管粉末及薄膜的合成成为研究热点。

经过十多年的发展,碳纳米管的合成方法日趋多样化,从最初的电弧法、化学气相沉积法发展到今天的流动催化法。

特别值得关注的是,流动催化法可以高质高量地合成碳管粉末,为其多方面的应用打下基础。

本工作分为两个部分。

第一章着重介绍本实验室采用流动催化法合成碳管的实验过程。

包括低压流动催化实验装置的建立及对各主要工艺参数的最优化探索等等。

有别于常规的流动催化法,本实验完全工作于低气压下,保证了实验的安全性并降低了实验的成本。

第二章介绍了四面体非晶碳膜影响碳管薄膜场发射性能的厚度效应。

通过大量的实验表征手段,证明四面体非晶碳膜可以沉积在碳管薄膜的表面。

进一步的场发射研究显示,较薄的碳膜能显著改善碳管的场发射,而较厚的碳膜则抑制了碳管的场发射,并对这一现象给出了定性的解释。

【关键词】：【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2005【分类号】：TB383.1【目录】：第一章流动催化法合成碳纳米管粉末材料的工艺探索4-221.1引言4-51.2实验方面5-61.2.1实验装置5-61.2.2主要的实验步骤61.3影响碳管形貌及质量的主要技术参数6-211.3.1工作气压7-111.3.2鼓泡时机11-151.3.3两支路氢气流量比15-171.3.4生长温度17-21参考文献21-22第二章四面体非晶碳薄膜／定向碳管薄膜结构场发射实验研究22-342.1引言22-232.2碳纳米管薄膜表面四面体非晶碳膜的沉积及表征23-282.2.1大面积有序碳纳米管薄膜的制备及表征23-252.2.2碳纳米管薄膜表面四面体非晶碳膜的沉积及表征25-282.3四面体非晶碳膜／碳纳米管场发射性质的实验研究28-332.3.1实验描述及结果29-302.3.2对四面体非晶碳膜厚度效应的讨论30-33参考文献33-34发表论文情况34-35致谢35 本论文购买请联系页眉网站。