藍(lán)寶石紅外窗口用碳納米管薄膜的制備及其性能調(diào)控研究.pdf

1、藍(lán)寶石紅外窗口的電磁屏蔽防護，有著重要的理論研究和實際應(yīng)用價值。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形貌及結(jié)晶質(zhì)量；采用紅外光譜法測試薄膜的紅外透過率；采用霍爾效應(yīng)法測試其導(dǎo)電性能以評估其電磁屏蔽性能。
　　以金屬Ni為催化劑，CVD制備碳納米管薄膜的實驗表明，使用Ni催化劑制備碳納米管薄膜時，Ni催化劑濺射時間不能太長，否者退火后Ni顆粒會發(fā)生重疊，不利于碳納米管薄膜的生長。CVD法制備碳納米管時，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、度也會讓催化劑中毒失效；實驗通入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會降低反應(yīng)速率使碳納米管密度下降；Ar流量對反應(yīng)的影響效果不大，當(dāng)Ar流量過大時，碳納米管團聚會變得嚴(yán)重；碳納米管薄膜的厚度隨反應(yīng)時間延長而增加，但生長30min后碳納米管開始停滯生長。此外，還通過對比藍(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驗結(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，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