[發明專利]碳納米管復合結構的制備方法

有效

• 申請號: 201010212390.0
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN101880041A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 劉鍇;姜開利;孫穎慧;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種碳納米管復合結構的制備方法。

背景技術

碳納米管是一種由石墨烯片卷成的中空管狀物。碳納米管具有優異的力學、熱學及電學性質，其應用領域非常廣闊。例如，碳納米管可用于制作場效應晶體管、原子力顯微鏡針尖、場發射電子槍、納米模板等。上述技術中碳納米管的應用主要是碳納米管在微觀尺度上的應用，操作較困難。因此，使碳納米管具有宏觀尺度的結構并在宏觀上應用具有重要意義。

姜開利等人于2002年成功地從一碳納米納米管陣列拉取獲得一具有宏觀尺度的碳納米管線，具有請參見文獻“Spinning?Continuous?Carbon?NanotubeYarns”，Nature，V419，P801。所述碳納米線由多個首尾相連且基本沿同一方向擇優取向排列的碳納米管組成。

然而，所述碳納米線中的碳納米管之間的結合力較弱，因此，所述碳納米線的機械性能還需進一步提高。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種制備具有良好機械性能的碳納米管復合結構的方法。

一種碳納米管復合結構的制備方法，其包括如下步驟：提供一碳納米管結構，所述碳納米管結構包括多個碳納米管通過范德華力連接；所述碳納米管結構中復合一聚合物；以及石墨化復合在所述碳納米管結構中的聚合物，使該聚合物石墨化為一石墨結構。

與現有技術相比較，所述制備方法通過石墨化復合在所述碳納米管結構中的聚合物的方式，在該碳納米管結構中填充并復合一石墨結構。所述石墨結構可與所述碳納米管結構通過碳碳鍵結合，從而可提高碳納米管之間的結合力，使所述碳納米管復合結構的具有優異的機械性能。

附圖說明

圖1為一碳納米管絮化膜的掃描電鏡照片。

圖2為一碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。

圖3為一碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。

圖4為一碳納米管交叉膜的掃描電鏡照片。

圖5為一非扭轉的碳納米管線的掃描電鏡照片。

圖6為一扭轉的碳納米管線的掃描電鏡照片。

具體實施方式

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例。

本發明實施例提供一碳納米管復合結構的制備方法，其具體包括如下步驟：

步驟S10，提供一碳納米管結構，所述碳納米管結構包括多個碳納米管通過范德華力連接；

步驟S20，所述碳納米管結構中復合一聚合物；以及

步驟S30，石墨化復合在所述碳納米管結構中的聚合物，使該聚合物石墨化為一石墨結構。

在步驟S10中，所述碳納米管結構為由多個碳納米管通過范德華力彼此相連構成的一碳納米管骨架，所述碳納米管骨架可為膜狀結構、線狀結構或者其它形狀的結構。所述碳納米管結構為一碳納米管自支撐結構，所謂“自支撐”即該碳納米管結構無需通過設置于一基體表面，即邊緣或者相對端部提供支撐而其未得到支撐的其他部分能保持自身特定的形狀。由于該自支撐的碳納米管結構中大量的碳納米管通過范德華力相互吸引，從而使該碳納米管結構具有特定的形狀，形成一自支撐結構。通常，所述自支撐的碳納米管結構中距離在0.2納米到9納米之間的碳納米管的數量較多，這部分碳納米管之間具有較大的范德華力，從而使得所述碳納米管結構僅通過范德華力即可形成自支撐結構。

所述碳納米管結構可包括一碳納米管膜結構，所述碳納米管膜結構為一具有多個微孔的膜狀結構。所述微孔由多個碳納米管通過范德華力相互連接而形成，形成所述微孔的碳納米管可處于同一平面，也可處于不同平面。該微孔的尺寸在1納米到500納米之間。所述碳納米管膜結構的結構不限，只要能形成多個上述微孔即可。優選地，所述碳納米管膜結構可為一自支撐結構，從而該碳納米管膜結構可作為所述碳納米管復合結構的骨架。所謂“自支撐”即該碳納米管膜結構無需通過設置于一基體表面，也能保持自身特定的形狀。由于該自支撐的碳納米管膜結構包括大量的碳納米管通過范德華力相互吸引，從而使該碳納米管膜結構具有特定的形狀，形成一自支撐結構。

所述碳納米管膜結構可包括至少一碳納米管膜，當所述碳納米管膜結構包括多個碳納米管膜時，該多個碳納米管膜層疊設置，相鄰的碳納米管膜之間通過范德華力相結合。