[發明專利]碳納米管復合結構的制備方法

有效

• 申請號: 201010212499.4
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN101857709A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 劉鍇;孫穎慧;姜開利;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: C08L33/20
• 分類號: C08L33/20;C08L29/04;C08L23/12;C08L25/06;C08L27/06;C08L67/02;C08K7/00;C08K3/04;C08F20/44;C08F16/06;C08F10/06;C08F12/08;C08F14/06
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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碳納米管線，具有請參見文獻“Spinning?Continuous?Carbon?Nanotube?Yarns”，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強度還需進一步提高。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種制備良好機械性能的碳納米管復合結構的制備方法。

一種碳納米管復合結構的制備方法，其包括如下步驟：將一聚合物溶解于一有機溶劑形成一聚合物溶液，所述有機溶劑對碳納米管的接觸角小于90度；以及將一具自支撐結構的碳納米管膜結構浸潤在該聚合物溶液，使該聚合物與該碳納米管膜結構復合。

一種碳納米管復合結構的制備方法，其包括如下步驟：將一聚合物單體溶解于一有機溶劑形成一聚合物單體溶液，所述有機溶劑對碳納米管的接觸角小于90度；將一具自支撐結構的碳納米管膜結構浸潤在該聚合物單體溶液；以及使所述聚合物單體溶液中的聚合物單體相互聚合從而形成一聚合物，并與該碳納米管膜結構復合。

與現有技術相比較，所述碳納米管復合結構通過選擇對碳納米管的接觸角小于90度的有機溶劑溶解所述聚合物，從而使得所述聚合物能夠充分浸潤在所述碳納米管結構中，與所述碳納米管緊密結合。從而使得由該方法制備的碳納米管復合結構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。

圖7為圖6中的扭轉的碳納米管線放大后的掃描電鏡照片。

圖8為一收縮且扭轉的碳納米管線的掃描電鏡照片。

圖9為圖8中的收縮且扭轉的碳納米管線放大后的掃描電鏡照片。

圖10為本發明實施例提供的碳納米管結構的制備方法所制備的碳納米管復合線的掃描電鏡照片。

圖11為圖10中的碳納米管復合線放大后的掃描電鏡照片。

圖12為圖6中的扭轉的碳納米管線、圖8中的收縮且扭轉的碳納米管線及圖10中的碳納米管復合線的直徑、拉伸載荷及抗拉強度柱狀圖。

圖13為圖6中的扭轉的碳納米管線、圖8中的收縮且扭轉的碳納米管線及圖10中的碳納米管復合線的拉伸-應變對比圖。

圖14為圖10中的碳納米管復合線在不同濃度的聚乙烯醇溶液中形成時的抗拉強度對比圖。

圖15為圖10中的碳納米管復合線中在不同濃度的聚乙烯醇溶液形成時的拉伸負載及直徑的對比圖。

圖16為圖10中的碳納米管復合線中在不同溫度的聚乙烯醇溶液形成時的抗拉強度及直徑的對比圖。

圖17為分別由425微米及250微米的碳納米管組成的碳納米管復合線在不同直徑時的抗拉強度的示意圖。

具體實施方式

本發明第一實施方式提供的碳納米管復合結構的制備方法，其包括如下步驟：

S10，將一聚合物溶解于一有機溶劑形成一聚合物溶液，所述有機溶劑對碳納米管的接觸角小于90度；以及

S20，將一具自支撐結構的碳納米管結構浸潤在該聚合物溶液，使該聚合物與該碳納米管結構復合。