[發明專利]高導熱納米碳復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610005304.6
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN106947435B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 胡東梅;李清文;李達
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14;C01B32/05
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種高導熱納米碳復合材料，其特征在于包含：

由多根碳納米管聚集形成的聚集體，

石墨烯，結合于所述聚集體中的一根或多根碳納米管表面，其中至少一石墨烯片搭接于至少兩根碳納米管之間；

其中，在所述石墨烯與碳納米管的結合處，碳納米管上的部分碳原子與石墨烯上的部分碳原子連接形成sp3價鍵。

2.根據權利要求1所述的高導熱納米碳復合材料，其特征在于：所述高導熱納米碳復合材料的導熱系數在600W/m以上，電導率在4×10⁴S/m以上，拉伸強度在300MPa以上，楊氏模量在40GPa以上。

3.根據權利要求2所述的高導熱納米碳復合材料，其特征在于：所述高導熱納米碳復合材料的導熱系數在1200W/m以上，電導率在3×10⁵S/m以上，拉伸強度在2000MPa 以上。

4.根據權利要求3所述的高導熱納米碳復合材料，其特征在于：所述高導熱納米碳復合材料的導熱系數為1200W/m～2200 W/m，電導率為3×10⁵S/m～1×10⁶ S/m，拉伸強度為2000～2600Mpa，楊氏模量為40～220GPa。

5.一種高導熱納米碳復合材料，其特征在于它主要由多根碳納米管的聚集體與附著于所述聚集體中的一根或多根碳納米管表面的氧化石墨烯經兩步熱處理形成，其中第一步熱處理是在還原性氣氛中進行，熱處理溫度為200～500℃，用于形成所述還原性氣氛的氣體包括空氣、氫氣、一氧化碳、硫化氫、甲烷中的任意一種或兩種以上的組合；第二步熱處理是在保護性氣氛中進行，采用的壓力條件為4～40MPa，熱處理溫度為1500～3000℃，用于形成所述保護性氣氛的氣體包括惰性氣體、氮氣中的任意一種或兩種以上的組合。

6.根據權利要求5所述的高導熱納米碳復合材料，其特征在于：在第一步熱處理過程中，采用的熱處理溫度為300～350℃；在第二步熱處理過程中，采用的熱處理溫度為2000～3000℃。

7.權利要求1-5中任一項所述高導熱納米碳復合材料的制備方法，其特征在于包括：

提供由多根碳納米管聚集形成的聚集體，

提供氧化石墨烯分散液，并將所述氧化石墨烯分散液融入所述聚集體，形成碳納米管/石墨烯復合前驅體，所述氧化石墨烯包括單層、多層氧化石墨烯中的任意一種或兩種以上的組合；

將所述碳納米管/石墨烯復合前驅體置于還原性氣氛中并在200～500℃熱處理15min以上，之后轉入保護性氣氛中并在1500～3000℃熱處理15min以上；

其中，用于形成所述還原性氣氛的氣體包括空氣、氫氣、一氧化碳、硫化氫、甲烷中的任意一種或兩種以上的組合，用于形成所述保護性氣氛的氣體包括惰性氣體、氮氣中的任意一種或兩種以上的組合。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于：所述氧化石墨烯溶液的濃度為0.1～10mg/ml。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述氧化石墨烯溶液的濃度為0.1～3mg/ml。

10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于：所述氧化石墨烯的徑向尺寸為10nm～1mm，厚度為0.24nm～2nm。