例如用于碳纳米管的石英基材专利检索-碳纳米管富勒烯化学元素和化合物专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

例如用于碳纳米管的石英基材

阅读：601发布：2021-02-24

IPRDB可以提供例如用于碳纳米管的石英基材专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于制造和/或使用碳纳米管的组件，其包括：基材，以及碳纳米管及其前体中的至少一种。基材是SiO2并且厚度小于500μm。此外，基材是可弯曲的，并且表面具有非平坦或未抛光纹理，从而表面包括凸起和凹陷特征。碳纳米管和/或其前体与基材的凹陷特征相连。，下面是例如用于碳纳米管的石英基材专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于制造和/或使用碳纳米管的组件，其包括：

基材，所述基材由至少99重量％的组成为(SiO2)1-x-y.M′xM″y的玻璃构成，其中，M′和M″中的一个或两个是元素、掺杂剂或取代物，其可以是氧化物形式或其组合，或者可以是省略的，以及其中，x加y的总和小于1；

其中，所述基材布置成厚度小于500μm的特别薄的片材；

其中，所述基材垂直于厚度的最小尺寸小于10m且大于1mm；

其中，所述基材是可弯曲的，从而当薄片在25℃的室温下弯曲成至少500mm的曲率半径时，不发生破裂；以及其中，所述基材的表面具有非平坦或未抛光纹理，从而表面包括凸起特征和凹陷特征，其中，至少一些凸起特征从表面延伸的距离比凹陷特征远至少10埃；以及中间层或涂层中的至少一种，其中，所述的中间层或涂层中的至少一种包括至少部分布置在所述凹陷特征中的催化剂，其中，所述的碳纳米管及其前体中的至少一种与所述催化剂接触，其中，所述的碳纳米管及其前体中的至少一种的至少一些与所述基材的至少一些凹陷特征通过所述的中间层或涂层中的至少一种的方式锚定，其中，所述基材相对于所述催化剂是化学惰性的；以及碳纳米管及其前体中的至少一种，其中，所述的碳纳米管及其前体中的至少一种间接布置在所述基材上，具有至少一层中间层或涂层，或者直接布置在所述基材上并与其接触。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述催化剂包括过渡金属。

3.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述基材具有垂直于其厚度的非圆形周界，从而相比于圆形晶片，所述基材可更为有效地填充用于碳纳米管生长设备中的空间。

4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述非圆形周界是直线型的。

5.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述表面包括相交的细长特征，所述细长特征的长度至少是其宽度的10倍，其中，至少一些细长特征的宽度大于2μm且小于10mm；以及其中，表面的纹理至少部分是由所述相交的细长特征形成的，其中，所述表面的凸起特征从所述表面向外延伸的距离至少比所述表面的凹陷特征远2μm。

6.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述基材具有大于800℃的高软化点温度，从而所述基材有助于碳纳米管在其加工温度的生长。

7.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述基材在约为50-300℃的温度范围具有小于的10×10-7/℃的特别低的热膨胀系数，从而有助于碳纳米管的加工过程中的基材稳定性。

8.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述基材具有高纯度，其是至少99.5重量％的SiO2。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基材的厚度小于250μm。

10.一种用于制造和/或使用碳纳米管的组件，其包括：

其中，所述基材具有大于800℃的高软化点温度且具有在50-300℃的温度范围小于10×10-7/℃的低的热膨胀系数；

其中，所述基材布置成厚度小于250μm的特别薄的片材；

其中，所述基材垂直于厚度的最小尺寸小于5m且大于2mm；以及其中，所述基材是可弯曲的，从而当薄片在25℃的室温下弯曲成至少300mm的曲率半径时，不发生破裂；以及其中，所述基材的表面具有非平坦或未抛光纹理，从而表面包括凸起特征和凹陷特征，其中，至少一些凸起特征从表面延伸的距离比凹陷特征远至少10埃；以及催化剂，其至少部分位于至少一些凹陷特征中，其中，所述催化剂包括过渡金属。

11.如权利要求10所述的组件，其特征在于，所述基材具有高纯度，其是至少99.5重量％的SiO2。

12.如权利要求10所述的组件，其特征在于，所述基材具有垂直于其厚度的非圆形周界。

13.如权利要求12所述的组件，其特征在于，所述非圆形周界是矩形的。

14.一种熔融石英基材，其包括：

限定了位于其内部的表面的周界，其中，所述表面与所述熔融石英基材的厚度垂直；

其中，所述熔融石英基材布置成厚度小于500μm的片材，其中，所述熔融石英基材垂直于厚度的最小尺寸小于10m且大于1mm；

其中，所述表面的面积大于1mm2；

其中，所述表面包括相交的细长特征，所述细长特征的长度至少是其宽度的10倍，其中，至少一些细长特征的宽度大于2μm且小于10mm；以及其中，所述表面具有纹理化微结构，其至少部分是通过所述相交的细长特征形成的，其中，所述表面的凸起特征从所述表面向外延伸的距离至少比所述表面的凹陷特征大2μm。

15.如权利要求14所述的熔融石英基材，其特征在于，所述熔融石英基材是可弯曲的，从而薄片在25℃弯曲成至少500mm的曲率半径而不发生破裂。

16.如权利要求14所述的熔融石英基材，其特征在于，所述表面最初是未抛光的。

17.如权利要求16所述的熔融石英基材，其特征在于，所述熔融石英基材具有高纯度，其是至少99重量％的SiO2。

18.如权利要求14所述的熔融石英基材，其特征在于，所述周界是非圆形的。

19.如权利要求14所述的熔融石英基材，其特征在于，非圆形的周界是直线型的。

20.如权利要求14所述的熔融石英基材，其特征在于，在所述细长特征之间，所述表面是最初未抛光的，从而对于40乘30微米的区域，所述表面的表面粗糙度Ra大于1.5埃。

21.如权利要求14所述的熔融石英基材，其特征在于，所述熔融石英基材配置成用于碳纳米管生长。

22.如权利要求14所述的熔融石英基材，其特征在于，所述熔融石英基材配置成用于碳纳米管沉积。

23.一种使烟炱片致密化或至少部分烧结的方法，所述方法包括以下步骤：将激光能导向烟炱片的第一部分；以及

用所述激光能使得所述烟炱片的所述第一部分至少部分烧结，从而增加所述第一部分相对于所述烟炱片未接收激光能的第二部分的密度。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第一和第二部分由至少99重量％的组成为(SiO2)1-x-y.M′xM″y的玻璃构成，其中，M′和M″中的一个或两个是元素、掺杂剂或取代物，其可以是氧化物形式或其组合，或者可以是省略的，以及其中，x加y的总和小于1。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，在接收所述激光能之前，所述烟炱片的密度小于1.5g/cm3。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，通过所述激光能使得所述第一部分的密度增加到大于0.5g/cm3的密度。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，通过所述激光能使得所述第一部分完全烧3

结至大于2.0g/cm的密度。

28.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述烟炱片由至少99重量％的SiO2构成。

29.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第一部分覆盖了所述烟炱片的边缘。

30.如权利要求23所述的方法，所述方法还包括对所述激光能的形状进行选择以形成与所述烟炱片相交的平面。

说明书全文

例如用于碳纳米管的石英基材

[0001] 本申请要求2014年11月12日提交的美国申请第62/078,616号的优先权，并且本申请是2015年1月9日提交的美国申请第14/593,192号的继续申请，本文以其作为基础并将其全文分别通过引用结合于此。

背景技术

技术领域

[0002] 本文一般地涉及高温基材材料，其可用于制造和/或沉积碳纳米管。

[0003] 技术背景

[0004] 碳纳米管通常生长在能够经受住用于碳纳米管制造工艺的极端条件的基材材料上，例如基材不在超过800℃的温度发生软化并且基材耐受与潜在化学品(例如，用于蚀刻或去除碳纳米管的硝酸)的接触。因此，热不敏感材料(例如，氮化镓、蓝宝石、硅晶片、从大块二氧化硅块体切出的二氧化硅晶片等)常用作基材材料。但是，用于碳纳米管生长和/或沉积的许多常规基材倾向于是非挠性的，是无法充分成形的，是厚且重的，并且由于制造此类基材的相应大量工艺是极为昂贵的。

[0005] 例如，可用于碳纳米管112生长基材的典型硅晶片110，作为大型晶体杆/锭的一部分进行生长，其后续切割成碟形形状晶片，然后用研磨、碾磨和抛光等进行精整。这些制造步骤得到具有光滑精整表面114的圆形晶片110，如图1所示。但是，晶片110倾向于是较厚和/或非挠性的，因为特别是对于薄的挠性片材而言，切割、研磨、碾磨和抛光制造步骤可能是困难的。此外，常规基材的非挠性可能引起用于去除碳纳米管112的问题，使得难以刮掉和/或收集碳纳米管112。此外，可以使用热生长的氧化物层来生长碳纳米管。

[0006] 除此之外，本申请的申请人观察到，晶片基材110是圆形的，这从可用空间的利用而言，对于制造碳纳米管可能是低效的，特别是当以直线型空间来制造碳纳米管时。但是，由于常规晶体杆/锭制造方法，圆形形状倾向于提供每片杆的最大表面，并且对于基材制造商而言，由于制造工艺的高花费以及基材制造商希望最大化相应基材的表面积(而不考虑用于制造碳纳米管的设备形状)，将圆形形状切割成直线型形状可能是有悖常理的。

[0007] 存在对于基材(例如，用于制造或使用碳纳米管的那些基材，例如生长、沉积、支撑等)的需求，其中，基材克服了与常规此类基材通常相关的部分或全部上述问题。

发明内容

[0008] 一些实施方式包括用于制造和/或使用碳纳米管的组件，其包括：基材，以及碳纳米管及其前体中的至少一种。基材是SiO2(二氧化硅)或其掺杂形式，并且厚度小于500μm。此外，基材是可弯曲的，并且表面具有非平坦或未抛光纹理，从而表面包括凸起和凹陷特征。碳纳米管和/或其前体与基材的凹陷特征相连。

[0009] 一些实施方式包括用于制造和/或使用碳纳米管的熔融石英基材。熔融石英基材布置成特别薄的片材，厚度小于500μm，例如小于250μm，并且在一些此类实施方式中，小于150μm。熔融石英基材垂直于厚度的最小尺寸小于100m且大于100μm，例如小于10m且大于
1mm，例如小于5m且大于3mm。熔融石英基材具有限定了位于其内部的表面的非圆形周界，所述表面与厚度垂直，其中，表面最初是未抛光的，从而对于其上的40乘30微米的区域(其可以是表面的子区段)，表面的表面粗糙度Ra大于1.5埃。熔融石英基材是可弯曲的，从而薄片在25℃弯曲成至少500mm的曲率半径(例如，至少300mm，例如，至少150mm)而不发生破裂，从而有助于基材弯曲用于例如去除碳纳米管。

[0010] 一些实施方式包括用于制造和/或使用碳纳米管的组件，其中，组件包括：基材，以及碳纳米管及其前体中的至少一种。基材由至少99重量％的组成为(SiO2)1-x-y.M′xM″y的玻璃构成，其中，M′和M″中的一个或两个是元素、掺杂剂或取代物，其可以是氧化物形式或其组合，或者可以是省略的，以及其中，x加y的总和小于1，例如小于0.5，和/或其中，x和y是小于或等于0.1，例如小于或等于0.05，例如小于或等于0.025，以及在一些此类实施方式中，-7对于M′和M″中的一个或两个，大于10×10 。基材布置成特别薄的片材，厚度小于500μm，例如小于250μm，并且在一些此类实施方式中，小于150μm。在某些实施方式中，基材是晶体，以及在某些情况下，基材是无定形的。基材垂直于厚度的最小尺寸(例如，宽度、长度)小于
100m且大于100μm，例如小于10m且大于1mm，例如小于5m且大于3mm。基材是可弯曲的，从而当薄片在25℃的室温下弯曲成至少500mm的曲率半径(例如，至少300mm，例如，至少150mm)时，不发生破裂。基材的表面具有非平坦或未抛光纹理，从而表面包括凸起和凹陷特征，其中，至少部分凸起特征从表面延伸的距离比凹陷特征远至少10埃，例如至少50埃，例如至少
100埃，例如至少500埃。现参见所述的碳纳米管及其前体中的至少一种，所述的碳纳米管及其前体中的至少一种间接布置在基材上，具有至少一层中间层或涂层(例如催化剂或引发剂)，或者直接布置在基材上并与其接触。在一些此类实施方式中，所述的碳纳米管及其前体中的至少一种的至少一部分与基材的至少部分凹陷特征锚定(例如，与其粘附、粘结，端部与其附连)。在其他考虑的实施方式中，本文所揭示的基材可以抛光以减少部分所揭示的表面特征的存在。

[0011] 一些实施方式包括用于制造和/或使用碳纳米管的组件，其中，组件包括：基材，以及与其整合和/或与其相连的催化剂。基材具有上文段落中所述的组成、几何形貌、挠性和表面微结构。在一些此类实施方式中，基材具有高的软化点温度(其大于800℃)且具有低的热膨胀系数(在50-300℃的温度范围小于10×10-7/℃)，对于本文所述的其他实施方式也可能是这种情况。催化剂至少部分位于至少部分的基材的凹陷特征中。此外，在一些此类实施方式中，催化剂包括过渡金属，例如过渡金属氧化物。

[0012] 一些实施方式包括熔融石英基材。基材具有限定了位于其内部的表面的周界，其中，表面与熔融石英基材的厚度垂直。熔融石英基材布置成片材，厚度小于500μm，例如小于250μm，并且在一些此类实施方式中，小于150μm。熔融石英基材垂直于厚度的最小尺寸(例如，宽度、长度)小于100m且大于100μm，例如小于10m且大于1mm，例如小于5m且大于3mm。表面的面积大于1mm2，例如大于1cm2，例如大于4cm2和/或小于1km2，例如小于30m2，这也可适用于本文所揭示的其他实施方式。在一些此类实施方式中，表面包括相交的细长特征，细长特征的长度至少是其宽度的十倍。特征可以是凸起特征和/或凹陷特征，其中，至少一些细长特征的宽度大于2μm且小于10mm。此外，表面具有纹理化微结构，其至少部分是通过相交的细长特征形成的，其中，表面的凸起特征从表面向外延伸的距离至少比表面的凹陷特征大2μm。其他此类实施方式可包括具有纹理化微结构的未抛光表面，但是没有细长特征和/或没有相交的细长特征。

[0013] 其他实施方式包括用于使得烟炱片致密化或者至少部分烧结的工艺。工艺包括将激光能导向到烟炱片的第一部分的步骤。工艺包括用激光能使得烟炱片的所述第一部分至少部分烧结的另一个步骤，从而增加所述第一部分相对于烟炱片未接收激光能的第二部分的密度。

[0014] 应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述给出了本公开的主题的实施方式，用来提供理解要求保护的本公开的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本公开内容的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本公开的主题各种实施方式，并与描述一起用来解释本公开的主题的原理和操作。此外，附图和说明仅仅是示例性的，并不试图以任意方式限制权利要求的范围。

附图说明

[0015] 当结合以下附图阅读下面对本公开的具体实施方式的详细描述时，可对其形成最好的理解，附图中相同的结构用相同的附图标记表示，其中：

[0016] 图1示意性显示用于生长碳纳米管的基材的常规硅晶片的透视图。

[0017] 图2示意性显示根据一个示例性实施方式的基材的透视图。

[0018] 图3是根据一个示例性实施方式的基材表面所测得轮廓的3D纳米规格图。

[0019] 图4是图3的表面所测得轮廓的2D纳米规格图。

[0020] 图5-8示意性显示根据示例性实施方式的用于碳纳米管的组件的部分侧截面图。

[0021] 图9示意性显示根据另一个示例性实施方式的基材的透视图。

[0022] 图10是根据一个示例性实施方式的基材表面所测得轮廓的3D微米规格图。

[0023] 图11-12示意性显示根据示例性实施方式制造的基材的透视图。

[0024] 图13-14示意性显示根据示例性实施方式的基材的部分侧截面图。

[0025] 图15是部分烧结烟炱片的数字图像，其具有完全烧结的部分和未完全烧结的另一部分。

具体实施方式

[0026] 下面将参考附图(如果存在的话)详细描述本文的各种实施方式。对各种实施方式的参考不限制本发明技术的范围，本发明技术的范围仅受所附权利要求书的范围的限制。此外，在本说明书中列出的任何实施例都不是限制性的，且仅列出要求保护的本发明技术的诸多可能实施方式中的一些实施方式。

[0027] 参见图2，用于制造和/或使用碳纳米管的组件210，其中，组件包括：基材216，以及碳纳米管112及其前体中的至少一种。术语“基材”一般指的是可位于某些物体下方的物质或层，或者其上可以进行一些加工的物质或层。例如，基材可以是多层结构的顶层、外层、内层等。在一些实施方式中，基材216由至少99重量％的组成为(SiO2)1-x-y.M′xM″y的玻璃构成，其中，M′和M″中的一个或两个是元素(例如金属)、掺杂剂或取代物，其可以是氧化物形式或其组合，或者可以是省略的，以及其中，x加y的总和小于1，例如小于0.5，或者其中，x和y是小于或等于0.4，例如小于或等于0.1，例如小于或等于0.05，例如小于或等于0.025，以及在一些此类实施方式中，对于M′和M″中的一个或两个，大于1E-6。在一些实施方式中，基材是高纯度石英，例如至少99.5％石英，例如99.9％石英。换言之，在一些实施方式中，基材是高纯度SiO2，例如至少99.5％SiO2，例如99.9％SiO2。

[0028] 根据一个示例性实施方式，基材216布置成特别薄的片材。由于切割、研磨、碾磨和抛光工艺，对于基材制造商来说，此类薄片可能是有悖常理的，较大的厚度可能是需要或者有利的。在一些实施方式中，片材的厚度T小于500μm，例如小于250μm，以及在一些此类实施方式中，小于150μm，其中，厚度T指的是至少一部分的片材。根据一个示例性实施方式，厚度是50μm至1mm。或者，对于根据本文所揭示的实施方式，该厚度T值可以是片材的平均厚度值。

[0029] 根据一个示例性实施方式，基材216垂直于厚度的最小尺寸D(例如，宽度、长度、最小表面尺寸)小于100m且大于100μm，例如小于10m且大于1mm，例如小于5m且大于3mm。该尺寸对于制造碳纳米管可能是有用的，例如用于组装线上所使用的设备。

[0030] 根据一个示例性实施方式，基材216是可弯曲的，从而当薄片在25℃的室温下弯曲成至少500mm的曲率半径(例如，至少300mm，例如，至少150mm)时，不发生破裂。基材弯曲可有助于去除和/或控制碳纳米管，例如通过表面的子区段升起，并且有助于刮掉碳纳米管。弯曲还可有助于辊-辊应用，例如在自动制造设备(例如碳纳米管制造线)中的跨辊加工。

[0031] 根据一个示例性实施方式，基材216的表面214具有非平坦或未抛光纹理218，从而表面214包括凸起特征220和凹陷特征222，其中，至少部分的凸起特征220从表面延伸的距离比凹陷特征222远至少10埃，例如至少50埃，例如至少100埃，例如至少500埃。

[0032] 例如，图3显示根据一个示例性实施方式的基材210的表面214的40乘30微米区域的3D图。图4显示图3的相同基材样品的纳米结构的2D图。图3-4都显示纳米规格的表面214的凸起部分220和凹陷部分222，其中，表面214是非平坦或未抛光的，特别是当与用于碳纳米管生长的典型抛光硅晶片基材相比较时。

[0033] 现参见图5-8，在组件210的一些实施方式中，碳纳米管112和/或其前体间接布置在基材216上，例如具有至少一层中间层或涂层224(图5)、226(图6)。在一些实施方式中，中间层或涂层224是催化剂或引发剂，或者包括催化剂或引发剂，例如过渡金属以引发碳纳米管生长。中间层或涂层224可以通过诸如化学气相沉积、蒸发和喷溅等技术沉积。在其他实施方式中，碳纳米管112和/或其前体直接布置在基材216上并与其接触，如图7所示，并且在组件的一部分中，如图5所示。

[0034] 如图5-7所示，在一些实施方式中，至少一些碳纳米管112和/或其前体与基材216锚定(例如，与其粘附、粘结，端部与其附连)。在一些此类实施方式中，碳纳米管112和/或其前体与基材的至少一些凹陷特征锚定，其中，碳纳米管112是细长管。在一些此类实施方式中，基材216上的大部分的碳纳米管112在凹陷特征222中与基材216相连，例如，基材上至少60％、至少70％的碳纳米管与凹陷特征222重叠。凹陷特征222可以收集中间层或涂层224，例如，包含催化剂的液体。在其他实施方式中，如图8所示，碳纳米管112可以沉积在基材216上，但是没有与其锚定。

[0035] 在一些此类实施方式中，基材216具有高的软化点温度(其大于800℃，例如大于900°，例如大于1000°)和/或具有低的热膨胀系数(在50-300℃的温度范围小于10×10-7/℃)。基材216的高软化点允许基材216耐受高加工温度，例如用于碳纳米管生长的800-900℃的温度。基材216的低的热膨胀系数为组件210提供了(在碳纳米管制造过程中可能发生的)温度变化情况下的结构稳定性。

[0036] 根据一个示例性实施方式，基材216具有垂直于其厚度的非圆形和/或非圆化周界(图2与图1进行对比)。换言之，基材216的顶表面和/或底表面的形状是非圆形和/或非圆化的，例如直线型、多边形、矩形。相比于圆形晶片而言，具有此类形状的基材216可更有效地填充用于碳纳米管生长的设备中的空间。将基材216成形为非圆形和/或非圆化形状对于基材制造商而言可能是有悖常理的，因为如果根据晶体杆方法制造基材(例如，硅晶片110)的话，这可能需要去除部分基材来实现非圆形和/或非圆化形状。

[0037] 参见图9-10，组件310包括具有表面314的基材316，其中，表面包括相交的细长特征330(例如，凹槽、脊、通道、渠槽)。在一些实施方式中，一些或全部的细长特征330的长度至少是其宽度的十倍。细长特征330可以是交叉线性细长特征，例如交叉的水平和垂直线性细长特征，其形成如图9-10所示的直线型栅格，或者细长特征330可以是任意其他形状和/或相互呈任意其他角度。如本文所述，可以通过激光烧结来控制细长特征的形状和取向。相交的细长特征330可以形成用于碳纳米管生长的初始位点，这可以实现更高的碳纳米管生长浓度。

[0038] 根据一个示例性实施方式，至少一些细长特征330的宽度大于2μm且小于10mm，例如大于10μm且小于5mm，例如大于50μm且小于2mm。对于此类实施方式，表面314的纹理至少部分是通过相交的细长特征330形成的，例如作为如图3-4所示的未抛光纳米结构的补充。在一些实施方式中，表面314的凸起特征322从表面314向外延伸的距离至少比表面314的凹陷特征322大2μm，例如至少大5μm，例如至少大10μm。

[0039] 现参见图11-12，如本文所述，可以被烧结并用作基材的烟炱片410、510(例如，SiO2烟炱片、石英烟炱、玻璃或其前体(例如本文所述的任意玻璃材料)的烟炱形式)可以是各种形式。例如，烟炱可以被压制成具有低密度(例如，小于1.5g/cm3，例如，小于1g/cm3，例如，小于0.5g/cm3)的片材。图11-12显示激光412、414、512(例如，CO2激光，大于100瓦特激光、大于200W激光、小于2000W激光)，其至少部分烧结相应的烟炱片410、510和/或使得相应的烟炱片410、510致密化，所述相应的烟炱片410、510从制造设备416、516(例如，烟炱沉积转动器、踏面、轮、辊或者其他此类设备)延伸出来。

[0040] 虽然可以使用其他烧结装置来实现一些实施方式，但是申请人发现本文所述的特定方式的激光烧结的优点。例如，申请人发现，激光烧结不会辐射损坏周围设备的热量或者使得基座(例如，铂基座、石墨)发生过热和烧起来，而这可能是通过感应加热和电阻加热所要考虑的。申请人发现，激光烧结对于温度和温度的可重复性具有良好的控制，并且不会使得带发生弯垂或者任意其他方式弯曲，而这可能是火焰烧结所要考虑的。相比于其他此类工艺，激光烧结可以向烟炱片需要进行烧结的部分直接提供所需的热量，并且可以仅向烟炱片需要进行烧结的部分提供所需的热量。激光烧结可以不向烧结区传输可能干扰薄片制造的污染物和气体速度。此外，激光烧结还可以扩展尺寸或速度增加。

[0041] 根据一个示例性实施方式，激光412、414、512可以通过透镜(例如，在其端部，与其间隔开)进行导向以形成激光能平面418(例如，矩形横截面的束)、420、518，从而将烟炱片烧结成玻璃，例如用于生产高粘度玻璃的带。工艺的一些实施方式包括将低密度烟炱片(例如，0.5g/cm3)完全烧结至完成烧结，例如，密度大于1.0g/cm3，例如大于1.5g/cm3，例如大于2.0g/cm3(例如，2.2g/cm3)或更大，通过例如任意上文所述的方法，优选通过激光器412、
414、512。

[0042] 其他实施方式包括对烟炱片410进行部分烧结，从而烟炱片的密度大于0.5g/cm3和/或小于2.2g/cm3。部分烧结的烟炱片可以比未烧结的片材更好地保持在一起，例如能够卷在线轴上(例如，线轴直径至少为1英寸和/或不超过12英寸)。在预期实施方式中，本文所述材料的未烧结的烟炱片或者部分烧结的烟炱片可以用作最终产品，例如，作为基材、层、阻隔等，例如用于碳纳米管或者其他目的。类似地，本文所述的玻璃基材可用于除了制造或使用碳纳米管之外的目的。图15显示部分烧结的烟炱片，其中，完全烧结的烟炱(玻璃)的矩形与未烧结烟炱毗连。

[0043] 参见图13-14，片材610、710已经通过例如激光烧结被部分烧结至深度D。在一些此类实施方式中，工艺包括将一些或全部的烟炱片610、710至少部分烧结(例如完全烧结)至烟炱片610、710的部分深度(参见，例如图13-14的深度D)。工艺还可包括去除深度下方的一些或全部未烧结烟炱(将具有内烟炱层612的图13与具有内空穴712的图14进行对比)。将烟炱片610、710至少部分烧结以形成表皮616、618可起到将烟炱片保持在一起的作用。此外，碳纳米管可以在表皮616、618上生长或沉积。

[0044] 根据一个示例性实施方式，深度D是从基材610、710的外表面向内的正值，其小于片610、710的厚度T，例如小于T的一半，例如小于T的1/3，例如小于T的1/4。例如，可以通过调节激光412、414、512的定时和功率输出来实现此类受控烧结。在预期的实施方式中，基材610、710的仅一个外表面(例如，顶表面或底表面)是至少部分烧结的。在预期的实施方式中，片材的相对侧上的外表面可以被烧结和/或致密化至相互不同的深度厚度T。

[0045] 再一次参见图11-12，在一些实施方式中，工艺至少部分(例如完全)烧结了玻璃的柱或者其他形状，或者通过选定图案中的烟炱片烧结了致密化的烟炱。或者，可以使用掩膜来孤立一部分的烟炱片，然后可以去除或者任意其他方式烧结以产生几何形貌(例如，图案化轮廓)用于碳纳米管生长。采用激光烧结之外的工艺，一些此类选择性和/或部分烧结可能是不可行或者可能是极为困难的。在一些实施方式中，紧接在从制造线去除烟炱片之前(例如在沉积转动机之后)使用激光来完全或部分烧结烟炱片的边缘，克服了烟炱片的边缘或端部可能发生磨损或开裂的加工问题。这种在从制造线去除片材之前对边缘进行完全或部分烧结可以强化边缘和抑制磨损或开裂。

[0046] 实施例1

[0047] 制备400微米厚的烟炱片，其包含大于99.9重量％的SiO2。将一段9英寸宽12英寸长的片材放在靠近激光的移动台上。激光是400W的CO2激光。将不对称非球面透镜放在激光器和烟炱片之间。不对称非球面透镜产生10mm长且近似1mm宽的线束，其在长轴和短轴上都具有均匀的强度分布。透镜大致放在距离烟炱片380mm的位置。使用18W功率的激光器功率。烟炱片以1.25mm/s移动穿过束。在束路径中产生清晰、经烧结的玻璃，完全致密化。令人惊讶的是，当烟炱致密化并且收缩远离余下烟炱片时，片材没有变形。在其他加热系统中，烟炱片可能发生弯曲和变形除非在烧结工艺期间在平面中保持平坦。

[0048] 实施例2

[0049] 条件与实施例1相同，但是烟炱片以1.5mm/s移动。这产生位于未烧结烟炱片顶部的部分致密化的玻璃层。

[0050] 实施例3

[0051] 与实施例1相同，但是当用激光烧结时，对大于99.9％SiO2烟炱片进行溶液掺杂，以提供SiO2基质中的少量Yb掺杂。

[0052] 对于0.1mm的基材厚度T(图1)通过激光烧结形成的至少一些完全烧结烟炱片具有紫外、可见光和/或近红外透射率，其大于90％，例如大于92％，例如大于93％。

[0053] 在一些实施方式中，烟炱片是干燥的并且不包含液体粘结剂，而是通过压制和/或相互啮合颗粒(或者沉积颗粒的部分烧结，例如来自火焰水解)结合。

[0054] 在预期的实施方式中，本文所揭示的基材可用于制造和/或沉积除了碳纳米管之外的碳结构，例如sp2、sp3、DLC(钻石状碳)、石墨烯。在一些实施方式中，本文所揭示的基材可以是明显非平坦的，表面积除以相同几何形貌平坦几何形状的比例大于1(例如，本文所揭示的表面积圆形基材实施方式与圆形面积；矩形基材实施方式与相同长度和宽度的矩形的表面积)，例如大于1.001，例如大于1.01，例如大于1.1。在一些实施方式中，基材是亲水性和/或疏油性(olio phobic)的，从而可以容易地清洁基材。

[0055] 除非上下文另外清楚地说明，否则，本文所用的单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。因此，例如，对一种“含氧官能团”的引用包括具有两种或更多种此类“官能团”的例子，除非文本中有另外的明确表示。

[0056] 虽然会用过渡语“包括”来公开特定实施方式的各种特征、元素或步骤，但是应理解的是，这暗示了包括可采用过渡语由“......构成”、“基本由......构成”描述在内的替代实施方式。

[0057] 对本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以在不偏离本发明技术的范围和精神的情况下对本发明技术进行各种修改和变动。因为本领域的技术人员可以想到所述实施方式的融合了本发明技术的精神和实质的各种改良组合、子项组合和变化，应认为本发明技术包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

[0058] 已结合各种具体实施方式和技术对本文进行了描述。然而，应理解的是，可进行多种变动和修改，同时保持在本文的范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
碳纳米管膜-专利编号CN101734645A	2020-05-12	385
单极性N型或P型碳纳米管晶体管及其制造方法-专利编号CN110892532A	2020-05-13	121
碳纳米管膜-专利编号CN101734645B	2020-05-11	964
碳纳米管膜-专利编号CN103373718A	2020-05-13	703
碳纳米管膜-专利编号CN101734646A	2020-05-12	373
碳纳米管-专利编号CN105658573A	2020-05-11	132
碳纳米管应用于地暖电热膜上的方法-专利编号CN104918341A	2020-05-11	344
碳纳米管膜-专利编号CN103373718B	2020-05-12	610
碳纳米管膜-专利编号CN101734646B	2020-05-11	377
用于大型电子装置的电子纯单手性半导体性单壁碳纳米管-专利编号CN108885967A	2020-05-13	977

例如用于碳纳米管的石英基材

例如用于碳纳米管的石英基材

背景技术

技术领域

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式