碳納米管定向和定位實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、碳納米管后生長方法作為一種Top-Down手段，被廣泛地應(yīng)用在碳納米管結(jié)構(gòu)組裝領(lǐng)域，也是目前納米技術(shù)研究的主要內(nèi)容之一。而自組裝技術(shù)(SAMs)作為Bottom-Up手段的重要內(nèi)容，在碳納米管結(jié)構(gòu)組裝中也占有重要的一席之地。碳納米管以其優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)特性，隨著碳納米管材料在生長、操縱等技術(shù)方面取得的重大進(jìn)展，使其最有希望成為下一代構(gòu)筑納機(jī)電系統(tǒng)(Nano-Electromechanical System，NEMS)的納米材料，以碳納米

2、管為敏感結(jié)構(gòu)的NEMS器件設(shè)計(jì)和研究成為納米技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)碳納米管的有序、可控、規(guī)?；慕Y(jié)構(gòu)組裝，為碳納米管NEMS器件提供可行的敏感結(jié)構(gòu)組裝方法和工藝，本論文側(cè)重于將上述兩種方法相結(jié)合開展碳納米管結(jié)構(gòu)組裝實(shí)驗(yàn)研究。 首先對(duì)碳納米管的結(jié)構(gòu)和制備方法進(jìn)行研究。不同制備方法生長的碳納米管材料質(zhì)量有所不同，實(shí)驗(yàn)前需要進(jìn)行必要的提純和羧基化處理。處理后的碳納米管容易制備成分散溶液，供后續(xù)定向和定位排布實(shí)驗(yàn)之用。對(duì)碳納

3、米管的分散溶液的流變特性和電學(xué)特性做了深入研究。本章是后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究的理論基礎(chǔ)。 自組裝技術(shù)是構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)的有效手段。分別對(duì)氨基自組裝膜(Aminopropyltriethoxylsilane，APTES)和甲基自組裝膜(Octadecyltrichlorosilane，OTS)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)兩種不同極性的自組裝膜對(duì)碳納米管具有不同的吸附性能。論文由此提出了微壓印和自組裝相結(jié)合進(jìn)行碳納米管選擇性吸附的實(shí)驗(yàn)方案，為后續(xù)的定位排布實(shí)

4、驗(yàn)提供依據(jù)。 實(shí)驗(yàn)采用了氣體驅(qū)動(dòng)流體方法進(jìn)行定向排布實(shí)驗(yàn)。利用設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，開展了定向排布相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。采用該方法可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模碳納米管定向排布。作為對(duì)氣體法定向排布的補(bǔ)充，還開發(fā)了一種新型的碳納米管定向排布實(shí)驗(yàn)方法，即旋轉(zhuǎn)排布方法。通過對(duì)硅片基底進(jìn)行必要的表面處理，旋轉(zhuǎn)法可以有效地改善碳納米管定向排布實(shí)驗(yàn)效果。 在碳納米管的選擇性吸附實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，借助微壓印技術(shù)，開展了碳納米管的定位排布實(shí)驗(yàn)研究。不同極性的自組裝膜可