一种用于场发射显示器阴极的大面积碳纳米管薄膜制备方法

摘要

本发明公开了一种用于场发射显示器的大面积碳纳米管薄膜阴极的制备方法，包括：衬底和碳纳米管的预处理、阴极导电图形的形成、涂敷粘结剂、碳纳米管气溶胶(或其他形式的分散相)的形成与喷射、碳纳米管在衬底的沉积、碳纳米管薄膜的干燥与烧结等。调节碳纳米管在分散相中的含量和沉积时间可以改变碳纳米管薄膜的沉积密度；改变静电场的分布可以改变薄膜的沉积形状；采用移动喷嘴系统或多喷嘴系统，可以制造超大屏幕碳纳米管场发射平板显示器的阴极。采用本发明所提供的制造方法具有操作简单、成本低廉、可以在开放环境下制造的优点，所制得的碳纳米管薄膜具有大面积均匀、排列良好、定域简单的优点，具有优良的场发射特性。

主权项

1.一种用于场发射显示器阴极的大面积碳纳米管薄膜制备方法，其特征在于，利用静电场和荷电碳纳米管自身电荷分布的自定向的碳纳米管薄膜定域和非定域移植；包括以下步骤：(1)衬底材料的清洗对于表面有导电层的衬底材料，用无水酒精或丙酮或有机溶剂或者它们的混合物对衬底进行标准的超声清洗即可；对于表面无导电层的衬底材料，经上述清洗后还需要在表面制备导电层；导电层采用沉积、电镀或印刷的方法制备；(2)碳纳米管的纯化与分散用浓硝酸溶去碳纳米管的制备过程碳纳米管中存在的催化剂；并用蒸馏水洗涤至中性后充分干燥，然后用球磨机在干燥环境下充分研磨，减少较大的团聚颗粒；(3)阴极导电图形的形成采用普通的光刻工艺，对导电层进行光刻和腐蚀等处理，获得所需的符合设计并具有特定形状的阴极图形；对于表面没有导电层的衬底材料，通过制版并印刷的方法获得所需的图形；(4)涂布粘结剂粘结剂可用丝网印刷或静电喷雾的方法涂布在阴极导电图形上；丝网印刷用的网版的版图要与阴极导电图形一致；(5)碳纳米管气溶胶的形成与喷射用高速气流冲击经过预处理的碳纳米管或者采用机械振动的方法均可形成碳纳米管气溶胶或将碳纳米管均匀分散在一定的粘结剂中制成碳纳米管浆料，直接在导电图形上进行静电喷涂；碳纳米管气溶胶或碳纳米管浆料的喷射采用普通的静电喷涂设备；碳纳米管气溶胶或碳纳米管浆料在载气的输送下被输送到喷枪的喷嘴处，在喷嘴附近获得由放电尖端通过电晕放电所产生的电荷，并形成荷电的碳纳米管粉末，对于碳纳米管浆料则形成荷电液滴，然后进入在放电尖端和导电图形之间形成的强电场中；(6)碳纳米管在衬底的沉积荷电粉末或荷电液滴进入在放电尖端和导电图形之间形成的强电场后，由于本身所带电荷的电性与导电图形的极性相反，在电场力和气力输送的共同作用下向导电图形上移动，直至到达导电图形并在粘结剂的作用下粘附在导电图形上；(7)碳纳米管薄膜的干燥与烧结碳纳米管在衬底上沉积后，可将所制备的薄膜在干燥设备中烘干，然后进行烧结处理，当烧结温度较高时，在惰性气体保护下进行烧结，其烧结温度变化为：①20分钟内由室温升到200℃；②恒温10分钟；③20分钟内由200℃升到400℃；④恒温15分钟；⑤20分钟内由400℃下降到200℃；⑥断电，随炉冷却至室温。