[發明專利]以纖維線作為載體的增強碳納米管線的制造方法

無效

• 申請號: 201010161453.4
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN102121191A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 馮靜
• 申請（專利權）人: 馮靜
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M15/00;H01B5/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明屬于碳納米管的加工技術領域，特別涉及一種碳納米管線的制造方法。

背景技術

碳納米管自從被發現以來，就一直被譽為未來的材料，是近年來國際科學的前沿領域之一。碳納米管的一些令人感興趣的特征使得它們在很多領域具有潛在的用途。由于其有用的特性，所以碳納米管目前用于制造碳納米管制品，如碳納米管線或碳納米管管束。

但是，目前碳納米管線的機械強度較差，例如在施加外部機械力時易碎和易破裂。這是由于碳納米管線的碳納米管是通過相對較弱的范德華力彼此粘附形成的。因而，需要增加碳納米管線的機械強度來克服其不足。

專利CN101654240A(增強的碳納米管線)提供一種制造增強的碳納米管線的技術：將金屬尖端浸入碳納米管膠體溶液中，從碳納米管膠體溶液中取出金屬尖端以形成碳納米管線，并用聚合物涂敷碳納米管線。但形成該碳納米管線的速度很慢，約2mm/分鐘至約5mm/分鐘。并且制作的長度受限制：其一是由于其制作設備的局限性，其次是以金屬尖端從碳納米管膠體溶液中取出，所形成的碳納米管線的強度不足，過長的話會由于重力因素而斷裂(其說明書中公開的長度為幾厘米至數十米)。顯然這種碳納米管線不適合作為長距離的導線。

發明內容

為了解決上述現有技術工效太低和制作長度有限的不足，本發明的目的是提供這樣一種增強碳納米管線的制造方法：在不均勻電場的作用下，碳納米管迅速進入纖維線的毛細管和吸附在纖維線的外表面，再用聚合物包塑上述碳納米管線，實現形成增強碳納米管線。

本發明是這樣實現的：

一種以纖維線作為載體的增強碳納米管線的制造裝置，其主要包括容器、單股或多股纖維線、導線輪、濾板和聚合物導線包塑工裝，所述容器內置有碳納米管懸浮液，容器外置有形成不均勻電場的錐形兩極；所述纖維線繞于導線輪上，并置于所述容器內的碳納米管懸浮液中；所述纖維線平行置于錐形兩極形成的中心軸線上；所述容器、導線輪、濾板和聚合物導線包塑工裝順序排列。

一種以纖維線作為載體的增強碳納米管線的制造方法，其包括下述步驟：

1)將碳納米管溶于有機溶劑中，并進行超聲分散，制得碳納米管懸浮液；

2)盛有懸浮液的容器外，錐形兩極通電，形成不均勻電場，干燥的纖維線勻速地進入懸浮液，勻速地在懸浮液中移動；

3)勻速提拉纖維線離開懸浮液液面，并通過濾板上相應的小孔，濾去吸附在纖維線外的多余的碳納米管；

4)聚合物導線包塑工裝中，在步驟3)的纖維線外涂敷聚合物，即可獲得以纖維線作為載體的增強碳納米管線。

所述纖維線為化學纖維線或天然纖維線。

所述碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或碳納米管管束。

一種以纖維線作為載體的增強碳納米管線，其長度在100米以上；聚合物的外層內設有纖維線，在纖維線的毛細管中和纖維線的外表面上設有碳納米管。

本發明與現有技術相比的特點是：

1)、由于高壓的不均勻電場能很快地吸引碳納米管與纖維線結合，其次是由于抗拉強度和韌性都較好的纖維線作為碳納米管的載體，可以較快地運行在制造工序中，所以本發明的增強碳納米管線的制作，具有較高的工效。

2)、由于抗拉強度和韌性都較好的纖維線作為碳納米管的載體，故本發明的碳納米管線產品的長度可以根據纖維線的長度而定，可以因此而制作得較長，至少在100米以上。

3)、由于在纖維線毛細管中和纖維線的外表面均有碳納米管，且碳納米管之間緊密吸附，又由于有纖維線和聚合物的外層作支撐，故本方法獲得的碳納米管線具有比現有技術更高的抗拉強度和韌性，以及良好的導電性能。

4)、雖然本發明的碳納米管線比現有技術的碳納米管線粗，但可以適用于機械強度和導電性要求更高的場合，特別適合做遠距離的導線。

附圖說明

圖1是本發明的制造裝置各部件順序排列的示意圖。

圖2是本發明的以纖維線作為載體的增強碳納米管線的截面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明：

本發明的制造裝置如圖1所示，主要包括容器1、單股或多股纖維線2、導線輪3、濾板6和聚合物導線包塑工裝10。容器1內置有碳納米管懸浮液4，容器1外置有形成不均勻電場的錐形兩極5；纖維線2繞于導線輪3上，并置于容器1內的碳納米管懸浮液4中；纖維線2平行于錐形兩極5形成的中心軸線上；所述容器1、導線輪3、濾板6和聚合物導線包塑工裝10順序排列。