发明名称 碳管组合结构及其制备方法
摘要 二维或三维态之碳管组合结构及其制备方法揭露于此。先将天然的或人造的纤维涂布上热稳性高之涂布材料以生成一涂布层于其上,再将如此涂布之纤维组合成一想要之组合,后续利用一种媒介来增强组合体内之涂布纤维彼此间之结合作用力。如此结合与组合之涂布纤维体再被用来制成想要之二维或三维态组合结构之空心碳管,以移除纤维并碳化其涂布层及其可能之残余纤维。其中,移除处理及碳化处理则可以先后或同步进行之。
申请公布号 TWI247722 申请公布日期 2006.01.21
申请号 TW093104059 申请日期 2004.02.19
申请人 韩建中 发明人 韩建中
分类号 C01B31/02 主分类号 C01B31/02
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼;颜锦顺 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 1.一种组合结构之装置,其包含: 复数个碳化碳管,其中该复数个碳化碳管包括: 碳化之涂布层; 碳化之纤维残渣;以及 一种结合素,系用以结合该复数个碳管。 2.如申请专利范围第1项所述之装置,其中该结合素 系为一种经过碳化的接合剂。 3.如申请专利范围第1项所述之装置,其中该结合素 在该碳管间之接触表面为界面共价键结构。 4.如申请专利范围第1项所述之装置,其中该结合素 在该碳管间之接触表面提供一种界面共价键。 5.如申请专利范围第1项所述之装置,其中该结合素 提供一种无机网脉结构,用以维系或结合该碳管之 组合结构。 6.如申请专利范围第1项所述之装置,其中该结合素 是由该碳化涂布材料所生成一种互相融合及彼此 渗入之界面结构。 7.如申请专利范围第1项所述之装置,其中该碳管之 组合结构是一棒材或圆柱材,其内含碳管的平均轴 向沿该组合结构之轴向排列。 8.如申请专利范围第1项所述之装置,其中该碳管之 组合结构系为一块材或网材。 9.如申请专利范围第1项所述之装置,其中该组合结 构系由复数个碳化碳管所组成,该组合结构系由下 列步骤所制备,其步骤包含: 在复数个纤维上涂布一层可被碳化之含碳材料,使 其在该复数个纤维中之个别纤维上形成一涂布层; 组合该涂布后的复数个纤维使其形成组合体; 使用一种或一种以上之接合剂以接合该组合体; 至少部份移除该复数个纤维;以及 碳化处理该涂布层及该任何残留之纤维残渣以形 成包含有该复数个碳化碳管、该碳化之涂布层及 该碳化纤维残渣的组合结构。 10.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该纤维 系一种包含选自单丝、纺纱、织布、不织布及前 述二或多种纤维组成的族群之物种。 11.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该接合 步骤系利用一化学材料当结合剂,其为一种包含选 自高分子、寡聚分子、树脂、黏着剂、溶胶、金 属氧化物、金属、陶瓷、水泥、环氧树脂及前述 二或多种之混合物组成的族群之物种。 12.如申请专利范围第11项所述之装置,其中该化学 材料系热稳定性较高于涂布层材料者。 13.如申请专利范围第11项所述之装置,其中该化学 材料系热稳定性较低于涂布层材料者。 14.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该接合 剂为一化学试剂,系能与该涂布层行物理或化学作 用,并导致在相邻碳管间产生界面键结结构。 15.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该接合 剂为一化学试剂,系能使全部或部份该涂布后的纤 维行物理湿润或澎润,而导致该相邻复合纤维间在 接触面上相互黏着或渗入彼此。 16.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该接合 步骤系利用交联试剂当接合剂,该接合剂为一种包 含选自过氧化物、氢过氧化物、偶氮化合物、氧 化还原起始剂、光起始剂、硫粉及前述二或多种 之接合剂组成的族群之物种。 17.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该接合 步骤系利用一种可被碳化之接合剂。 18.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该接合 步骤系利用一种能量束当接合剂,其中该能量束为 一种包含选自雷射光、紫外光、可见光、高能量 辐射源、伽傌射线、X射线、电子束、或高能量粒 子、光子及前述二或多种之能量束组成的族群之 物种。 19.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该接合 步骤系使用一种反应性气氛当接合剂,其中该反应 性气氛为一种包含选自电浆、热气流、臭氧及前 述二或多种之气氛组成的族群之物种。 20.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该接合 步骤系使用一种能量通量当接合剂,其中该能量通 量为一种包含选自微波、红外线、热能及前述二 或多种之能量组成的族群之物种。 21.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该接合 步骤系更进一步重覆使用相同或不同之接合剂。 22.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该组合 步骤系使用一组合方法,其为一种包含选自堆叠、 纺织、针织、网织、梭织、车缝、针缝、绞合、 扭合、绑合、编合、包紮、接合、绳绑、缠合、 钉合及前述二或多种组合方法组成者。 23.如申请专利范围第9项所述之装置,其中该移除 步骤和碳化处理步骤系同时进行。 24.一种制造碳管的组合结构之方法,其包含下列步 骤: 将复数个纤维涂布上一层涂布材料; 将该涂布后的纤维予以组装成组合体; 使用一种或一种以上之接合剂以接合该组合体; 移除该纤维;以及 将该涂布层及该纤维的残渣进行碳化处理,以形成 该碳管的组合结构。 25.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该纤维 系一种包含选自单丝、纺纱、织布、不织布及前 述二或多种纤维组成的族群之物种。 26.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该接合 步骤系利用一化学材料当结合剂,其为一种包含选 自高分子、寡聚分子、树脂、黏着剂、溶胶、金 属氧化物、金属、陶瓷、水泥、环氧树脂及前述 二或多种之化学材料组成的族群之物种。 27.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该化学 材料系热稳定性较高于涂层材料者。 28.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该化学 材料系热稳定性较低于涂层材料者。 20.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该接合 剂为一化学试剂,系能与该涂布层行物理或化学作 用,并导致在相邻碳管间产生界面键结结构。 30.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该接合 剂为一化学试剂,系能使全部或部份该涂布后的纤 维行物理湿润或澎润,而导致该相邻复合纤维间在 接触面上相互黏着或渗入彼此。 31.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该接合 步骤系利用交联试剂当接合剂,该接合剂为一种包 含选自过氧化物、氢过氧化物、偶氮化合物、氧 化还原起始剂、光起始剂、硫粉及前述二或多种 之接合剂组成的族群之物种。 32.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该接合 剂是一种可被碳化之接合剂。 33.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该接合 步骤系利用一种能量束当接合剂,其中该能量束为 一种包含选自雷射光、紫外光、可见光、高能量 辐射源、伽傌射线、X射线、电子束、或高能量粒 子、光子及前述二或多种之能量束组成的族群之 物种。 34.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该接合 步骤系使用一种反应性气氛当接合剂,其中该反应 性气氛为一种包含选自电浆、热气流、臭氧及前 述二或多种之气氛组成的族群之物种。 35.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该接合 步骤系使用一种能量通量当接合剂,其中该能量通 量为一种包含选自微波、红外线、热能及前述二 或多种之能量组成的族群之物种。 36.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该接合 步骤系更进一步重覆使用相同或不同之接合剂。 37.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该组合 步骤系使用一组合方法,其为一种包含选自堆叠、 纺织、针织、网织、梭织、车缝、针缝、绞合、 扭合、绑合、编合、包紮、接合、绳绑、缠合、 钉合及前述二或多种组合方法组成者。 38.如申请专利范围第24项所述之方法,其中该移除 步骤和碳化处理步骤系同时进行。 图式简单说明: 图1是一流程图用以例举本发明之通例(general method ); 图2是一流程图用以例举本发明之一特殊具体实施 例; 图3至图6则列举本发明中各种不同具体实施例可 用之化学物质; 图7为一电子扫描显微图,用以展示由本发明所制 得之碳管的圆柱状组合体之剖面图。
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