[發(fā)明專利]碳納米管復(fù)合薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710077025.1
• 申請日: 2007-09-07
• 公開（公告）號: CN101381071A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉長洪;范守善
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司
• 主分類號: B82B1/00
• 分類號: B82B1/00;B82B3/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合薄膜及其制備方法，尤其涉及一種碳納米管復(fù)合薄膜及其制備方法。?

背景技術(shù)

從1991年日本科學(xué)家Iijima首次發(fā)現(xiàn)碳納米管(Carbon?Nanotube，CNT)以來，以碳納米管為代表的納米材料以其獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)引起了人們極大的關(guān)注。近幾年來，隨著碳納米管及納米材料研究的不斷深入，其廣闊的應(yīng)用前景不斷顯現(xiàn)出來。例如，由于碳納米管所具有的獨特的電磁學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等性能，大量有關(guān)其在場發(fā)射電子源、傳感器、新型光學(xué)材料、軟鐵磁材料等領(lǐng)域的應(yīng)用研究不斷被報道。?

特別地，碳納米管與其他材料例如金屬、半導(dǎo)體或者聚合物等的復(fù)合可以實現(xiàn)材料的優(yōu)勢互補或加強。碳納米管具有較大的長徑比和中空的結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可作為一種超級纖維，對復(fù)合材料起到增強作用。此外，碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，利用碳納米管的導(dǎo)熱性能使該復(fù)合材料具有良好的熱傳導(dǎo)性。然而，碳納米管除了具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能外，其也具有良好的導(dǎo)電性能，所以碳納米管與其他材料例如金屬、半導(dǎo)體或者聚合物等所形成的復(fù)合材料也具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。?

碳納米管復(fù)合材料的制備方法通常有原位聚合法、溶液共混法和熔體共混法。碳納米管復(fù)合薄膜是碳納米管復(fù)合材料實際應(yīng)用的一種重要形式。碳納米管復(fù)合薄膜一般通過絲網(wǎng)印刷法、旋轉(zhuǎn)甩涂法、含碳材料熱解法或者液相化學(xué)沉積法來形成。所形成的碳納米管復(fù)合薄膜具有致密性好和均勻分散性好的優(yōu)點。?

然而，現(xiàn)有的碳納米管復(fù)合薄膜的制備方法較為復(fù)雜，且，所制備的碳納米管復(fù)合薄膜一般為單層結(jié)構(gòu)，且碳納米管是沿各個方向隨機分布在碳納米管復(fù)合薄膜中。這樣碳納米管在碳納米管復(fù)合薄膜中分散不均勻，致使得到的碳納米管復(fù)合薄膜機械強度和韌性較差，容易破裂，影響了碳納米管復(fù)?合薄膜的熱學(xué)性能和電學(xué)性能。通過對碳納米管進行化學(xué)改性后制備的碳納米管復(fù)合薄膜(請參見，Surface?resistivity?and?rheological?behaviors?ofcarboxylated?multiwall?carbon?nanotube-filled?PET?composite?film，Dae?HoShin，Journal?of?Applied?Polymer?Science，V?99n3，p900-904(2006))，雖然電學(xué)性能有所提高，但是由于要在加熱的條件下進行，從而限制了與碳納米管復(fù)合的材料的類型。?

因此，確有必要提供一種碳納米管復(fù)合薄膜及其制備方法，所得到的碳納米管復(fù)合薄膜具有良好的機械強度及韌性，且該制備方法簡單、易于實現(xiàn)。?

發(fā)明內(nèi)容

一種碳納米管復(fù)合薄膜，包括：多個碳納米管和一基體材料，進一步的，上述的碳納米管復(fù)合薄膜為一多層碳納米管復(fù)合薄膜，包括至少一碳納米管層和至少一基體材料層，上述的碳納米管層為由上述的多個碳納米管組成的自支撐結(jié)構(gòu)，且上述的多個碳納米管基本平行于基體材料層。該碳納米管層通過范德華力與基體材料層緊密結(jié)合。該碳納米管復(fù)合薄膜中碳納米管為沿各向同性或一固定方向取向或不同方向取向排列。?

上述的碳納米管層的厚度為1微米至1毫米，上述的基體材料層中的基體材料可選自金屬材料、金屬氧化物材料、半導(dǎo)體材料及聚合物材料中的一種。?

一種碳納米管復(fù)合薄膜的制備方法，包括以下步驟：提供一碳納米管陣列，該碳納米管陣列形成于一基底；將一基體材料層覆蓋在上述的碳納米管陣列上，以及通過一施壓裝置擠壓上述覆蓋有基體材料層的碳納米管陣列，使得所述碳納米管陣列傾倒，從而得到碳納米管復(fù)合薄膜。?

上述的碳納米管陣列的高度大于100微米。?

上述的施壓裝置為一壓頭。?

上述擠壓覆蓋有基體材料層的碳納米管陣列的過程為采用平面壓頭沿垂直于上述碳納米管陣列生長的基底的方向擠壓。?

上述擠壓覆蓋有基體材料層的碳納米管陣列的過程為采用滾軸狀壓頭沿某一固定方向碾壓。?

上述擠壓覆蓋有基體材料層的碳納米管陣列的過程為采用滾軸狀壓頭?沿不同方向碾壓。?

進一步，可將另一基體材料層覆蓋在所述的碳納米管復(fù)合薄膜上，通過上述碳納米管復(fù)合薄膜制備方法中的施壓裝置擠壓上述覆蓋有基體材料層的碳納米管復(fù)合薄膜，從而得到一多層碳納米管復(fù)合薄膜。也可將所述的碳納米管復(fù)合薄膜覆蓋在另一碳納米管陣列上，通過上述碳納米管復(fù)合薄膜制備方法中的施壓裝置擠壓上述覆蓋有碳納米管復(fù)合薄膜的碳納米管陣列，使得所述碳納米管陣列傾倒，從而得到一多層碳納米管復(fù)合薄膜。?