碳纳米纤维及其制备方法和器件

摘要

本发明提出了碳纳米纤维及其制备方法和器件。该制备碳纳米纤维的方法包括：(1)提供具有可纺性的前驱体溶液，其中，该前驱体溶液含有碳纤维前驱体和溶剂；(2)利用气流将所驱体溶液拉伸为纤维，并用收集器收集纤维；(3)对收集到的纤维进行后处理，以便得到所述碳纳米纤维。本发明所提出的制备方法，能快速、高效地制备出大量的高性能碳纳米纤维，且该方法相比于现有的静电纺丝或熔融喷丝的方法具有设备简单、易操作、安全节能的优势，还可通过控制前驱体溶液的粘度和气流的速度控制制备的碳纤维的直径。

权利要求

1.一种制备三维海绵结构的碳纳米纤维的方法，其特征在于，包括：(1)提供具有可纺性的前驱体溶液，其中，所述前驱体溶液含有碳纤维前驱体和溶剂；

(2)利用气流将所述前驱体溶液拉伸为纤维，并用呈半球网状的多孔笼型收集器收集所述纤维；

(3)对收集到的所述纤维进行后处理，以便得到所述碳纳米纤维，其中，所述后处理包括：(3-1)对收集的所述纤维进行预氧化处理，所述预氧化处理采用阶梯式升温法，所述阶梯式升温法从230摄氏度到280摄氏度之间，每升温10摄氏度保温20～40分钟。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳纤维前驱体为聚丙烯腈；

基于所述前驱体溶液的重量，所述碳纤维前驱体的浓度为10～20w/w％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前驱体溶液进一步含有高分子添加剂，所述高分子添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮；

基于所述前驱体溶液的重量，所述高分子添加剂的浓度为10～20w/w％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气流的速度为2～48m/s。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述后处理进一步包括：(3-2)再进行碳化处理；

(3-3)最后进行石墨化处理，以便获得所述碳纳米纤维。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述碳化处理的温度为700～900摄氏度，时间为1～3小时；

所述石墨化处理的温度为1200～1600摄氏度，时间为1～30分钟。

8.一种三维海绵结构的碳纳米纤维，其特征在于，所述碳纳米纤维是通过权利要求1～

7任一项所述的方法制备的。

9.一种器件，其特征在于，包括权利要求8所述的碳纳米纤维。

说明书

碳纳米纤维及其制备方法和器件

技术领域

[0001] 本发明涉及材料科学与工程领域，具体的，本发明涉及碳纳米纤维及其制备方法和器件。

背景技术

[0002] 碳纤维是新一代增强纤维，是纤维状的碳素材料，分为长丝、短纤维、短切纤维等。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。其中，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。特别是在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。碳纳米纤维由于其纳米级的结构，在表面效应和量子尺寸效应的作用下，其物化性能发生明显的改变，出现许多新奇的特性，这些特殊的性能，对于电子信息、生物医疗、环境能源、航空航天等诸多领域有着深远的影响。

[0003] 目前，工业生产碳纤维其单丝直径在5～7微米，而纳米级尺寸的碳纤维还不具有批量产业化生产的方法。现阶段，制备碳纳米纤维方法有基于模板法、静电纺丝法等。但是，这些方法都存在制备困难、产量低、造价高等缺点，也就限制了碳纳米纤维的生产与应用。

[0004] 因此，需要一种能够大量制备碳纳米纤维的廉价方法很有必要。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

[0006] 本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

[0007] 本发明人在研究过程中发现，气纺丝方法具有快捷方便、安全清洁、适用范围广、可宏量制备等优势，很容易实现工业化生产。并且，气纺丝由于其产量大以及受气流控制的特点，进一步通过多孔笼型收集装置，可得到由纳米纤维组成的三维海绵结构，再经过高温碳化之后可以得到碳纳米纤维组成的三维弹性导电结构。

[0008] 本发明利用气纺丝技术，将含有碳纤维前躯体和溶剂的前驱体溶液，通过快速的气流被拉伸成纳米纤维，再经过高温的后处理，最终形成直径在纳米级的碳纤维材料。进一步采用多孔笼型收集装置，如此，可十分方便地制备出一种由碳纳米纤维组成的弹性海绵结构，可用于能源储存、污水处理、柔性电子器件以及过滤、催化、传感器、吸波等方面的应用。

[0009] 有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种快速、高效、安全、节能或大量地制备出碳纳米纤维的方法。

[0010] 在本发明的第一方面，本发明提出了一种制备碳纳米纤维的方法。

[0011] 根据本发明的实施例，所述方法包括：(1)提供具有可纺性的前驱体溶液，其中，所述前驱体溶液含有碳纤维前驱体和溶剂；(2)利用气流将所述前驱体溶液拉伸为纤维，并用收集器收集所述纤维；(3)对收集到的所述纤维进行后处理，以便得到所述碳纳米纤维。

[0012] 发明人意外地发现，采用本发明实施例的制备方法，能快速、高效地制备出大量的高性能碳纳米纤维，且该方法相比于现有的静电纺丝或熔融喷丝的方法具有设备简单、易操作、安全节能的优势，还可通过控制前驱体溶液的粘度和气流的速度控制制备的碳纤维的直径。

[0013] 另外，根据本发明上述实施例的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：

[0014] 根据本发明的实施例，所述碳纤维前驱体为聚丙烯腈；基于所述前驱体溶液的重量，所述碳纤维前驱体的浓度为10～20w/w％。

[0015] 根据本发明的实施例，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的至少一种。

[0016] 根据本发明的实施例，所述前驱体溶液进一步含有高分子添加剂，所述高分子添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮；基于所述前驱体溶液的重量，所述高分子添加剂的浓度为10～20w/w％。

[0017] 根据本发明的实施例，所述气流的速度为2～48m/s，所述收集器为多孔笼型。

[0018] 根据本发明的实施例，所述后处理进一步包括：(3-1)对收集的所述纤维进行预氧化处理；(3-2)再进行碳化处理；(3-3)最后进行石墨化处理，以便获得所述碳纳米纤维。

[0019] 根据本发明的实施例，所述预氧化处理采用阶梯式升温法；其中，所述阶梯式升温法从230摄氏度到280摄氏度之间，每升温10摄氏度保温20～40分钟。

[0020] 根据本发明的实施例，所述碳化处理的温度为700～900摄氏度，时间为1～3小时；所述石墨化处理的温度为1200～1600摄氏度，时间为1～30分钟。

[0021] 在本发明的第二方面，本发明提出了一种碳纳米纤维。

[0022] 根据本发明的实施例，所述碳纳米纤维是通过上述的方法制备的。

[0023] 发明人意外地发现，本发明实施例的碳纳米纤维，其纤维直径在纳米级别、均匀性好，还可呈三维海绵结构，如此可用于能源储存、污水处理、柔性电子器件以及过滤、催化、传感器、吸波等方面的应用。本领域技术人员能够理解的是，前面针对制备碳纳米纤维的方法所描述的特征和优点，仍适用于该碳纳米纤维，在此不再赘述。

[0024] 在本发明的第三方面，本发明提出了一种器件。

[0025] 根据本发明的实施例，所述器件包括上述的碳纳米纤维。

[0026] 发明人意外地发现，本发明实施例的器件，其中碳纳米纤维组成的部分结构的导电性能良好、弹性性能高，可用于能源电池、柔性电子器件的应用。本领域技术人员能够理解的是，前面针对碳纳米纤维及其制备方法所描述的特征和优点，仍适用于该器件，在此不再赘述。

[0027] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0028] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0029] 图1是本发明一个实施例的制备碳纳米纤维方法的流程示意图；

[0030] 图2是本发明一个实施例的制备方法的S300的流程示意图；

[0031] 图3是本发明一个实施例的制备方法的气纺丝示意图(a)和各步骤产品的照片(b-d)；

[0032] 图4是本发明一个实施例的碳纳米纤维的SEM图；

[0033] 图5是本发明一个实施例的碳纳米纤维的Raman图；

[0034] 图6是本发明一个实施例的碳纳米纤维的XRD图；

[0035] 图7是本发明一个实施例的碳纳米纤维的压缩性能测试过程图；

[0036] 图8是本发明一个实施例的碳纳米纤维的导电性能测试图。

具体实施方式

[0037] 下面详细描述本发明的实施例，本技术领域人员会理解，下面实施例旨在用于解释本发明，而不应视为对本发明的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过市购到的常规产品。

[0038] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备碳纳米纤维的方法。参照图1～3，对本发明的制备方法进行详细的描述。根据本发明的实施例，参照图1，该方法包括：

[0039] S100：提供具有可纺性的前驱体溶液。

[0040] 在该步骤中，提供前驱体溶液，其中，该前驱体溶液含有碳纤维前驱体和溶剂，该碳纤维前驱体可使该前驱体溶液具有一定的黏度，从而可满足后续气纺丝的制备要求。

[0041] 根据本发明的实施例，该碳纤维前驱体的具体种类不受特别的限制，只要该种材料的碳纤维前驱体能使前驱体溶液满足气纺丝的黏度要求、且经过高温后处理后可转变为碳纤维即可，本领域技术人员可根据实际的制备情况进行选择。在本发明的一些实施例中，碳纤维前驱体可以为聚丙烯腈(PAN)。如此，选择聚丙烯腈作为碳纤维前驱体，由于其大分子中具有强极性的氰基(-CN)，其独特性能在碳纤维研制生产中具有不可替代性，表现出优良的耐日光、耐气候、耐酸碱、耐有机溶剂性能，而且易于与基体树脂混合和粘合，有利于用作复合材料和增强材料等，同时强度高、成本和密度却较低，并且耐高温的性能突出。

[0042] 根据本发明的实施例，该前驱体溶液中碳纤维前驱体的具体浓度不受特别的限制，只要浓度的碳纤维前驱体能使前驱体溶液满足气纺丝的黏度要求、且经过高温后处理后转变为的碳纤维满足使用要求即可，本领域技术人员可根据具体的工艺和碳纤维的使用要求进行设计和调整。在本发明的一些实施例中，基于前驱体溶液的重量，该碳纤维前驱体的浓度可以为10～20w/w％。如此，采用上述浓度范围的碳纤维前驱体，能使前驱体溶液的黏度更适中，且经后续高温后处理获得的碳纤维的力学性能更好。

[0043] 根据本发明的实施例，该前驱体溶液中的溶剂的具体种类不受特别的限制，只要该种类的溶剂能溶解上述的碳纤维前驱体且其挥发性好即可，本领域技术人员可根据碳纤维前驱体的具体种类进行选择。在本发明的一些实施例中，该溶剂可包括N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的至少一种。如此，采用上述的溶剂可完全溶解上述的碳纤维前驱体，且挥发性高，在后续气纺丝过程中能快速挥发，从而促进快速、高效地制备出含有碳纤维前驱体的纳米纤维。

[0044] 根据本发明的实施例，前驱体溶液还可以进一步含有高分子添加剂，如此，作该添加剂可进一步调节前驱体溶液的黏度。在本发明的一些实施例中，该高分子添加剂可以为聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)，如此，该PVP不仅能降低前驱体溶液的黏度，从而使前驱体溶液中碳纤维前驱体的浓度提高，并且高温后处理之后，PVP可被烧结掉，从而在碳纤维中形成多孔结构。

[0045] 根据本发明的实施例，该前驱体溶液中高分子添加剂的具体浓度不受特别的限制，只要该浓度的高分子添加剂能使前驱体溶液满足气纺丝的黏度要求、且经过高温后处理后可形成多孔结构即可，本领域技术人员可根据碳纤维的使用要求进行设计。在本发明的一些实施例中，基于前驱体溶液的重量，高分子添加剂的浓度可以为10～20w/w％。如此，在上述浓度范围内的高分子添加剂，能使最终制备的碳纳米纤维的表面和内部均形成均匀的多孔结构，从而提高比表面积。

[0046] S200：利用气流将前驱体溶液拉伸为纤维，并用收集器收集纤维。

[0047] 在该步骤中，待前驱体溶液中的溶质(包括碳纤维前驱体和高分子)完全溶解后，转移到注射器中，在注射泵将前驱体溶液匀速注射出的同时，使用快速的气流将有一定黏度的前驱体溶液拉伸，在拉伸过程中溶剂能迅速挥发，从而收集得到主要由碳纤维前驱体组成的纤维。

[0048] 发明人意外地发现，将含有碳纤维前躯体和溶剂的前驱体溶液，通过快速的气流可被拉伸成纳米纤维。进一步采用多孔笼型收集装置，如此，可十分方便地制备出一种由米纤维组成的弹性海绵结构。再经过后续的高温处理，最终形成的碳纳米纤维，可用于能源储存、污水处理、柔性电子器件以及过滤、催化、传感器、吸波等方面的应用。

[0049] 根据本发明的实施例，气纺丝方法的气流的具体速度不受特别的限制，只要该速度的气流能使上述的前驱体溶液拉伸并形成直径在纳米级别的纤维即可，本领域技术人员可在实际的制备过程中进行选择和调整。在本发明的一些实施例中，气流的速度可以为2～48m/s。如此，采用上述气流速度，能使前驱体溶液被均匀地拉伸为纳米纤维。

[0050] 根据本发明的实施例，气纺丝方法的气流的具体种类也不受特别的限制，只要该种类的气体能使被拉伸的前驱体溶液中的溶剂快速挥发即可，本领域技术人员可根据溶剂的具体种类进行选择。在本发明的一些实施例中，气流的气体可选择空气、氮气和氩气的至少一种。如此，采用上述种类的气体，可快速、低成本、高效地气纺丝出直径在纳米级别的纤维。

[0051] 根据本发明的实施例，气纺丝方法的具体设备不受特别的限制，只要该设备能通过高速气流将前驱体溶液拉伸为纳米纤维即可，本领域技术人员可根据实际的制备条件进行设计。在本发明的一些实施例中，参考图3.a，该气纺丝设备包括注射器、弯头针管、供气装置和收集器，其中，装有前驱体溶液的注射器可将前驱体溶液匀速地从弯头针管注射出，同时，供气装置沿前驱体溶液射出的方向提供快速的气流，从而使前驱体溶液被有效地拉伸至直径为纳米级的纤维，并且拉伸过程中前驱体溶液会有效地挥发，从而直接形成主要含有碳纤维前躯体的纤维。在本发明的一些实施例中，参考图3.a，收集器可以为多孔笼型。如此，快速的气流还可使纤维在多孔笼型中缠绕，进而可十分方便地制备出由米纤维组成的弹性海绵结构。

[0052] S300：对收集到的纤维进行后处理，以便得到碳纳米纤维。

[0053] 在该步骤中，收集好的纤维再经过高温的后处理，最终形成直径在纳米级的碳纤维材料。

[0054] 根据本发明的实施例，参考图2，该后处理可进一步包括：

[0055] S310：对收集的纤维进行预氧化处理。

[0056] 在该步骤中，首先对收集的纤维进行低温的预氧化处理，从而使气纺丝形成的纤维定型，即使在后续更高温的处理中纤维的尺寸和形状不会发生大的改变或是坍塌、粘结问题。

[0057] 根据本发明的实施例，预氧化处理的具体工艺参数，例如温度和时间，不受特别的限制，只要该工艺参数的预氧化处理能使收集的纤维表面有效地定型即可，本领域技术人员可根据获得的纤维的具体性能进行设计。在本发明的一些实施例中，预氧化处理可采用阶梯式升温法。其中，阶梯式升温法从230摄氏度到280摄氏度之间，每升温10摄氏度保温20～40分钟。如此，采用阶梯式升温法进行预氧化处理，可以避免PAN在预氧化工程因集中放热导致纤维结构被破坏，更易于控制纤维预氧化放热行为。

[0058] S320：再进行碳化处理。

[0059] 在该步骤中，对预氧化处理过的纤维进行碳化处理，从而获得碳纤维材料。

[0060] 根据本发明的实施例，碳化处理的具体工艺参数，例如温度和时间，不受特别的限制，只要该工艺参数的碳化处理能有效地将碳纤维前驱体充分转化为碳纤维即可，本领域技术人员可根据实际的植被情况进行调节。在本发明的一些实施例中，碳化处理的温度可以为700～900摄氏度，时间可以为1～3小时。如此，采用上述工艺条件的碳化处理，可使预氧化处理过的纤维完全地转变为碳纤维。

[0061] S330：最后进行石墨化处理，以便获得碳纳米纤维。

[0062] 在该步骤中，对碳化处理后的碳纤维还需要继续更高温的石墨化处理，从而促进该碳纳米纤维的导电率的进一步提高。

[0063] 根据本发明的实施例，石墨化处理的具体工艺参数，例如温度和时间，不受特别的限制，只要该工艺参数的石墨化处理能有效地使碳纳米纤维的导电率提高即可，本领域技术人员可根据实际的植被情况进行选择和调节。在本发明的一些实施例中，石墨化处理的温度可以为1200～1600摄氏度，时间可以为1～30分钟。如此，采用上述工艺条件的石墨化处理，能获得导电率更高、电阻更低的碳纳米纤维。

[0064] 综上所述，根据本发明的实施例，本发明提出了一种制备碳纳米纤维的方法，该方法能快速、高效地制备出大量的高性能碳纳米纤维，且该方法相比于现有的静电纺丝或熔融喷丝的方法具有设备简单、易操作、安全节能的优势，还可通过控制前驱体溶液的粘度和气流的速度控制制备的碳纤维的直径。

[0065] 在本发明的另一个方面，本发明提出了一种碳纳米纤维。

[0066] 根据本发明的实施例，该碳纳米纤维是通过上述的方法制备的。

[0067] 综上所述，根据本发明的实施例，本发明提出了一种碳纳米纤维，其纤维直径在纳米级别、均匀性好，还可呈三维海绵结构，如此可用于能源储存、污水处理、柔性电子器件以及过滤、催化、传感器、吸波等方面的应用。本领域技术人员能够理解的是，前面针对制备碳纳米纤维的方法所描述的特征和优点，仍适用于该碳纳米纤维，在此不再赘述。

[0068] 在本发明的另一个方面，本发明提出了一种器件。根据本发明的实施例，该器件包括上述的碳纳米纤维。

[0069] 根据本发明的实施例，该器件的具体种类不受特别的限制，本领域技术人员可根据器件的具体用途进行设计。在本发明的一些实施例中，该器件的种类可以是电池集流体，如此，采用上述的导电性能优异的碳纳米纤维形成的电池集流体，其组成的电池的电子传导率更高。

[0070] 综上所述，根据本发明的实施例，本发明提出了一种器件，其中碳纳米纤维组成的部分结构的导电性能良好、弹性性能高，可用于能源电池、柔性电子器件的应用。本领域技术人员能够理解的是，前面针对碳纳米纤维及其制备方法所描述的特征和优点，仍适用于该器件，在此不再赘述。

[0071] 下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

[0072] 实施例1

[0073] 在该实施例中，制备三维海绵结构的碳纳米纤维。具体步骤包括：

[0074] 首先，配置需要纺丝的前驱体溶液，将PAN溶于DMF中，两者质量比为1:6，加热搅拌6h至PAN完全溶解，溶液呈淡黄色透明状；

[0075] 然后，抽取一定溶液于注射器中，通过注液泵，将前驱体溶液以1ml/h速度从针头注出，参考图3.a，气流(Gas)以25m/s的速度从针尖横向通过，将前驱体溶液(Solution)在空中拉伸成纤维，溶剂也在这个时候迅速挥发，形成纳米级的纤维，收集在距离液体出口处20cm的多孔笼型收集器内，并相互缠绕组成三维结构的海绵；

[0076] 将PAN纳米纤维放入马弗炉中，在空气气氛下以5℃/min升温速率至230℃,随后以1℃/min升温，每10℃为一个升温台阶且需保温30min，直至升温到280℃,进行预氧化。接着将预氧化的纤维转移到管式炉中，在惰性气体气氛下，以3℃/min升温到800℃并保温2h，进行碳化。随后在惰性气氛下，以5℃/min升温到1400℃保温10min,进行石墨化得到导电性良好的碳纳米纤维海绵。

[0077] 该实施例的各步骤产品的照片请参考图3.b～d，其中，图3.b为收集的PAN纳米纤维海绵，图3.c为预氧化后PAN纳米纤维海绵，图3.d为碳化后的碳纤维海绵。从图3可看出，该制备方法能大量地制备出由碳纳米纤维组成的海绵结构。

[0078] 该实施例制备的碳纳米纤维的扫描电镜图，参考图4。从图4可看出，该碳纳米纤维的直径在纳米级别，且直径分布均匀。

[0079] 该实施例制备的碳纳米纤维的Raman和XRD的测试结果图，请分别参考图5和图6。从图5可看出，该材料的G峰(G peak)和D峰(D peak)分别在1587.26cm-1和1338.89cm-1，说明最终制备出的材料是碳纤维。而从图6可看出，该材料的(002)和(100)的特征峰对应的2θ分别为24.86°和43.68°，也说明最终制备出的材料是碳纤维。

[0080] 该实施例制备的碳纳米纤维的压缩性能测试结果，请参考图7。从图7可看出，该碳纳米纤维的压缩形变可达到70％，且压缩力撤去后该海绵结构能完全恢复原状态，说明该纳米纤维的弹性性能优异。

[0081] 该实施例制备的碳纳米纤维的导电性能测试结果，请参考图8。从图8可看出，该碳纳米纤维的电阻仅为5.4Ω，说明该纳米纤维的导电性能好。

[0082] 实施例2

[0083] 在该实施例中，按照与实施例1基本相同的方法和条件，制备三维海绵结构的碳纳米纤维。区别在于，在该实施例中，将PAN溶于DMSO，两者质量比为1:4；气流以48m/s的速度从针尖横向通过，收集在距离液体出口处20cm的与气流方向平行的两根杆之间，可得到顺排的纤维；预氧化，以1℃/min升温，每10℃为一个升温台阶且需保温20min；升温到700℃并保温3h，进行碳化；升温到1200℃保温30min,进行石墨化得到导电性良好的碳纳米纤维海绵。

[0084] 实施例3

[0085] 在该实施例中，按照与实施例1基本相同的方法和条件，制备三维海绵结构的碳纳米纤维。区别在于，在该实施例中，将PAN、PVP溶于DMF，三者质量比为1:1:8；气流以2m/s的速度从针尖横向通过，收集在距离液体出口处20cm的多孔笼型收集器内，并相互缠绕组成三维结构的海绵；预氧化，以1℃/min升温，每10℃为一个升温台阶且需保温40min；升温到900℃并保温1h，进行碳化；升温到1600℃保温1min,进行石墨化得到导电性良好的多孔碳纳米纤维海绵。

[0086] 总结

[0087] 综合实施例1～3可得出，本发明所提出的制备碳纳米纤维的方法，能快速、高效地制备出大量的高性能碳纳米纤维，且该方法相比于现有的静电纺丝或熔融喷丝的方法具有设备简单、易操作、安全节能的优势，还可通过控制前驱体溶液的粘度和气流的速度控制制备的碳纤维的直径。

[0088] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0089] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。