本發明涉及碳納米管基材料加工，尤其是涉及一種碳納米管功能器件及其制造方法。
背景技術：
1、碳納米管（cnt）作為一種具有優異電學、熱學和力學性質的納米材料，已被廣泛應用于各種高性能器件的制造中。然而，cnt基材料在加工過程中，表面質量的控制與器件性能的提升一直是技術瓶頸，尤其是在表面粗糙度、界面缺陷等方面。這些問題直接影響了cnt在微電子器件、傳感器以及能源存儲等領域的性能，特別是在導電性、穩定性和機械強度方面的要求。目前，常用的表面處理技術如化學機械拋光（cmp）、濕法化學清洗等，雖然在去除表面污染物和粗糙度降低方面取得了一定進展，但存在操作復雜、表面均勻性差、效率低下、難以在納米級別精確控制表面形貌等問題。此外，傳統的加工方法容易造成材料的結構損傷，影響最終器件的電學和機械性能。
2、3d打印技術在近幾年已成為制造復雜三維結構的核心技術之一，尤其在碳納米管復合材料的應用中，能夠高效地構建微米至納米尺度的復雜結構。然而，傳統的3d打印技術在加工碳納米管功能器件時，仍面臨表面粗糙度高和精度控制不足的挑戰，限制了其在高精度電子器件領域的廣泛應用。因此，亟需一種高效率、高精度、可重復的碳納米管功能器件制造方法。
3、鑒于此，特提出本發明。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種碳納米管功能器件及其制造方法，能夠解決傳統加工方法中碳納米管功能器件表面粗糙度過大和結構不均勻的問題，顯著提升碳納米管功能器件的性能。
2、本發明的第一方面，提供一種碳納米管功能器件的制造方法，包括如下步驟：
3、利用3d打印技術構建碳納米管基材料的三維結構；3d打印技術可以精確構建碳納米管基材料的復雜三維結構，并且具有較高的打印精度（1?μm）；
4、使用飛秒脈沖激光對碳納米管基材料的表面進行原子級激光拋光，通過控制激光參數使材料表面粗糙度小于5?nm，同時避免傳統加工方法中材料的熱損傷和機械損傷，提升碳納米管基材料的電學、光學及機械性能；
5、通過實時質量監測與反饋調控系統監測激光拋光過程中材料的表面形貌和粗糙度，并反饋調節激光參數，確保材料表面質量的一致性和穩定性。
6、優選的，包括如下步驟：
7、選擇碳納米管基材料，采用3d打印構建三維結構，具體如下：
8、（1）選擇3d打印技術；
9、（2）設置3d打印參數；
10、如不滿足結構構建要求，則返回3d打印構建三維結構步驟，直至滿足結構構建要求后，進行原子級激光拋光，具體步驟如下：
11、（3）選擇激光拋光參數；
12、（4）三維結構拋光；
13、對原子級激光拋光進行實時監測與反饋調控，具體如下：
14、（5）采用實時監測設備，監測粗糙度、形貌變化；
15、如不滿足粗糙度要求，則再次進行原子級激光拋光步驟，直至滿足粗糙度要求，即表面粗糙度<5nm，電導率≥10%，光電效率≥5%，表面功能一致，則完成碳納米管功能器件的制造。
16、優選的，所述3d打印技術采用選擇性激光燒結（sls）、熔融沉積建模（fdm）或立體光刻（sla）中的任意一種。這些技術能夠在微米至納米尺度上精確構建碳納米管基材料的復雜三維結構。
17、優選的，3d打印過程中的打印層厚度為10μm至100μm，并確保打印精度達到1μm，以滿足不同功能器件的結構需求。
18、優選的，所述激光參數包括：激光波長范圍控制在350?nm至1200?nm；激光脈沖寬度控制在10?fs至500?fs；激光功率控制在1?w至50?w；光斑直徑控制在0.1μm至5μm；掃描路徑的精度控制在≤1μm。通過精確調整激光的功率、頻率、光斑直徑和掃描路徑等參數，材料表面質量得到優化，從而顯著提高碳納米管基材料的電導率、光電轉換效率和機械強度。
19、優選的，通過控制激光參數使材料表面粗糙度控制在1?nm至5?nm。
20、優選的，所述碳納米管基材料采用單壁碳納米管（swcnt）、多壁碳納米管（mwcnt）或碳納米管復合材料中的任意一種。
21、優選的，所述實時質量監測與反饋調控系統包括原子力顯微鏡（afm）、掃描電子顯微鏡（sem）或光學顯微鏡中的一種或多種，用于實時監測表面粗糙度和形貌變化。通過實時反饋，自動調節激光功率、掃描路徑等參數，以確保每個制造步驟的表面質量達到預定標準，并且避免激光參數變化所引起的表面質量波動，有效保證表面處理過程的均勻性和一致性。
22、本發明的第二方面，提供一種碳納米管功能器件，采用上述的碳納米管功能器件的制造方法制得。
23、優選的，所述碳納米管功能器件的表面粗糙度小于5?nm。
24、優選的，本發明的碳納米管基材料可用于制作多種功能器件，特別適用于微型傳感器、mems器件、柔性電子設備（柔性顯示器、柔性電極）、光電探測器、太陽能電池、納米流體芯片或生物電子器件等。
25、本發明中，經過飛秒脈沖激光拋光處理后，碳納米管功能器件具有顯著改善的電導率（至少提升10%）、光電轉換效率（至少提升5%）和機械強度（抗拉強度≥70?mpa）。這些優化特性使得該器件在應用中具有更高的穩定性和更長的使用壽命。
26、本發明至少具有如下有益效果：
27、（1）本發明結合了3d打印技術和原子級激光拋光技術，通過3d打印構建高精度的cnt結構，并采用飛秒/皮秒激光進行表面精細拋光，達到納米級的表面平整度。通過對激光參數（如脈沖能量、頻率和掃描方式）進行精確控制，能夠有效減少加工過程中出現的表面缺陷，實現表面質量的精細優化，提升器件的綜合性能，特別是在電學、光學和機械性能方面。該技術能夠在1-10?nm范圍內精確控制表面粗糙度，解決傳統加工方法中無法克服的缺陷，顯著提升碳納米管功能器件的性能。
28、（2）本發明能夠在cnt器件的制造過程中實現高效率、高精度、可重復的表面處理，可廣泛應用于微電子、柔性電子、光電子器件等領域，尤其適用于傳感器、太陽能電池、mems器件等高性能器件的制造，具有極高的市場應用潛力。通過大規模生產時控制表面質量的穩定性，可為相關產業提供一種高效且具備高導電性、光電轉換效率及機械強度的器件制造方案，推動碳納米管技術在多個高端應用領域的應用與發展。
1.一種碳納米管功能器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的碳納米管功能器件的制造方法，其特征在于，所述3d打印技術采用選擇性激光燒結、熔融沉積建模或立體光刻中的任意一種，3d打印過程中的打印層厚度為10μm至100μm。
3.根據權利要求1所述的碳納米管功能器件的制造方法，其特征在于，所述激光參數包括：激光波長范圍控制在350?nm至1200?nm；激光脈沖寬度控制在10?fs至500?fs；激光功率控制在1?w至50?w；光斑直徑控制在0.1μm至5μm；掃描路徑的精度控制在≤1μm。
4.根據權利要求1所述的碳納米管功能器件的制造方法，其特征在于，通過控制激光參數使材料表面粗糙度控制在1?nm至5?nm。
5.根據權利要求1所述的碳納米管功能器件的制造方法，其特征在于，所述碳納米管基材料采用單壁碳納米管、多壁碳納米管或碳納米管復合材料中的任意一種。
6.根據權利要求1所述的碳納米管功能器件的制造方法，其特征在于，所述實時質量監測與反饋調控系統包括原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡或光學顯微鏡中的一種或多種。
7.一種碳納米管功能器件，其特征在于，采用權利要求1-6中任一項所述的碳納米管功能器件的制造方法制得。
8.根據權利要求7所述的碳納米管功能器件，其特征在于，所述碳納米管功能器件的表面粗糙度小于5?nm。
9.根據權利要求7所述的碳納米管功能器件，其特征在于，所述碳納米管功能器件的電導率至少提升10%，光電轉換效率至少提升5%，抗拉強度≥70?mpa。
10.根據權利要求7所述的碳納米管功能器件，其特征在于，所述碳納米管功能器件包括微型傳感器、mems器件、柔性電子設備、光電探測器、太陽能電池、納米流體芯片或生物電子器件中的任意一種。