具有碳纳米管的箔结构及其制备方法、冷阴极和X射线管

1.一种具有碳纳米管的箔结构，其特征在于，所述箔结构包括：金属衬底，所述金属衬底具有第一表面和第一侧面，所述第一侧面垂直于所述第一表面，所述第一侧面位于所述金属衬底的至少一侧的边缘；结合层，所述结合层位于所述金属衬底的第一表面；以及多个碳纳米管，所述多个碳纳米管位于所述金属衬底的第一表面，其中，所述结合层用于增强所述金属衬底和所述多个碳纳米管的结合强度，所述多个碳纳米管包括碳纳米管膜和多个分立碳纳米管，所述碳纳米管膜位于所述第一表面且在所述金属衬底上的正投影均位于所述第一表面内，所述多个分立碳纳米管位于所述第一表面靠近所述第一侧面的区域且至少一部分位于所述碳纳米管膜中，所述多个分立碳纳米管的至少另一部分在碳纳米管膜外且在所述金属衬底上的正投影位于所述第一表面之外，所述多个分立碳纳米管的该至少另一部分相对于所述第一侧面朝远离所述金属衬底的方向突出。 2.根据权利要求1所述的箔结构，其特征在于，所述分立碳纳米管基本垂直于所述第一侧面。 3.根据权利要求1所述的箔结构，其特征在于，所述第一表面为平面，或者圆柱面，或者螺旋曲面，或者波浪曲面。 4.根据权利要求3所述的箔结构，其特征在于，所述金属衬底包括金属网，所述金属网包括沿第一方向和第二方向交叉延伸的多个金属部和位于所述多个金属部之间的多个通孔，所述多个通孔的孔径均小于所述分立碳纳米管的长度。 5.根据权利要求4所述的箔结构，其特征在于，多个所述分立碳纳米管中的一部分在所述金属衬底上的正投影位于所述多个金属部，多个所述分立碳纳米管中的另一部分在所述金属衬底上的正投影位于所述多个通孔。 6.根据权利要求5所述的箔结构，其特征在于，所述第一侧面的一部分位于所述多个金属部所在的区域，所述第一侧面的另一部分位于所述多个通孔所在的区域。 7.根据权利要求1-6中任一项所述的箔结构，其特征在于多个所述分立碳纳米管的直径彼此相等，多个所述分立碳纳米管中的至少两个的长度不相等。 8.根据权利要求 4-6中任一项所述的箔结构，其特征在于，所述结合层包括碳化钛层或粘结层；和/或，所述金属衬底的材料包括从以下材料中选择的至少一种：铜、钼、不锈钢、钛和可伐合金；和/或，所述金属衬底的厚度为10-50微米；和/或，所述多个通孔的孔径为4-10微米；和/或，所述金属网的孔隙率为20%-45%。 9.一种具有碳纳米管的冷阴极，其特征在于，所述冷阴极包括：至少一个电子发射体，所述电子发射体包括：发射体基底；和设置于所述发射体基底上的箔结构，所述箔结构为根据权利要求1-8中任一项所述的箔结构。 10.根据权利要求9 所述的冷阴极，其特征在于，还包括栅极，所述栅极位于所述箔结构的所述第一侧面的正上方，所述分立碳纳米管在延伸方向上远离所述金属衬底的第一侧面，冲向所述栅极，当所述栅极被施加相对于所述发射体基底为正的电压时，所述分立碳纳米管向所述栅极发射电子。 11.根据权利要求10所述的冷阴极，其特征在于，所述金属衬底的第一侧面和所述栅极之间的间距为100微米-1毫米。 12.根据权利要求10或11所述的冷阴极，其特征在于，所述冷阴极包括多个所述箔结构，多个所述箔结构成阵列地组装在所述发射体基底上，多个所述箔结构的多个所述第一侧面沿平行于所述栅极的方向布置，且与所述栅极的距离相同。 13.根据权利要求12所述的冷阴极，其特征在于，所述发射体基底包括多个金属片，所述箔结构夹在所述多个金属片之间。 14.一种X射线管，其特征在于，所述X射线管包括阴极组件，所述阴极组件包括根据权利要求9-13中任一项所述的冷阴极。 15.根据权利要求14所述的X射线管，其特征在于，所述X射线管还包括X射线管体和阳极靶，所述阴极组件和所述阳极靶均设置于所述X射线管体内。 16.一种具有碳纳米管的箔结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：制备碳纳米管溶液：将碳纳米管粉末、分散助剂和溶剂混合，制成碳纳米管溶液；制备金属衬底；制备初级箔结构：将金属衬底置于过滤部件上，将所述碳纳米管溶液通过带有所述金属衬底的过滤部件，使多个碳纳米管形成于所述金属衬底上，经过干燥工艺后制得初级箔结构；以及制备箔结构：对所述初级箔结构进行高温处理，以提高所述金属衬底和所述多个碳纳米管之间的结合力，从而制得箔结构，所述金属衬底具有第一表面和第一侧面，所述第一侧面垂直于所述第一表面，所述第一侧面位于所述金属衬底的至少一侧的边缘，所述多个碳纳米管包括碳纳米管膜和多个分立碳纳米管，所述碳纳米管膜位于所述第一表面且在所述金属衬底上的正投影均位于所述第一表面内，所述多个分立碳纳米管位于所述第一表面靠近所述第一侧面的区域且至少一部分位于所述碳纳米管膜中，所述多个分立碳纳米管的至少另一部分在碳纳米管膜外且在所述金属衬底上的正投影位于所述第一表面之外，所述多个分立碳纳米管的该至少另一部分相对于所述第一侧面朝远离所述金属衬底的方向突出。 17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述制备碳纳米管溶液还包括：分散处理碳纳米管溶液：对碳纳米管溶液进行超声和离心处理，形成分散均匀且不团聚的碳纳米管溶液。 18.根据权利要求16或17所述的制备方法，其特征在于，在所述制备初级箔结构和所述制备箔结构之间，所述方法还包括：去除所述初级箔结构的金属衬底和碳纳米管表面的分散助剂；采用去离子水清洗所述初级箔结构的金属衬底和碳纳米管表面；以及采用乙醇溶液和硝酸溶液对所述初级箔结构的金属衬底和碳纳米管表面进行致密化处理。 19.根据权利要求16或17所述的制备方法，其特征在于，所述制备金属衬底包括：用激光切割工艺在金属箔上切割出多个通孔，以形成金属网；以及采用磁控溅射工艺在所述金属网表面溅射钛金属层。 20.根据权利要求16或17所述的制备方法，其特征在于，所述对所述初级箔结构进行高温处理，以提高所述金属衬底和所述多个碳纳米管之间的结合力，包括：将所述初级箔结构在有惰性气体保护的高温炉中进行高温处理，形成碳化钛薄晶层，以使所述金属衬底和所述碳纳米管之间形成分子间结合。 21.根据权利要求16或17所述的制备方法，其特征在于，在所述制备碳纳米管溶液中，所述溶剂包括无水乙醇或去离子水，所述分散助剂包括十二烷基硫酸钠，所述碳纳米管粉末的质量百分含量为0.1%-0.8%，所述十二烷基硫酸钠的质量百分含量为0.2%-0.5%；和/或，在所述制备碳纳米管溶液中，还添加粘合剂。 22.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述金属衬底的材料包括从以下材料中选择的至少一种：铜、钼、不锈钢、钛和可伐合金；和/或，所述金属衬底的厚度为10-50微米；和/或，所述多个通孔的孔径为4-10微米；和/或，所述金属网的孔隙率为20%-45%。 23.根据权利要求16或17所述的制备方法，其特征在于，所述过滤部件包括滤纸或阳极氧化铝膜。