[發明專利]復合碳納米管纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201610716562.5
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN106758171A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 北京浩運盛躍新材料科技有限公司
• 主分類號: D06M11/83
• 分類號: D06M11/83;D01F9/12;D01F1/09;D06M101/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及復合材料的制備領域，具體地，涉及一種復合碳納米管纖維和該復合碳納米管纖維的制備方法。

背景技術

碳納米管纖維是一種新興的導電材料，具有導電性好、密度低等有點，在結構材料以及功能材料領域有著極好的應用前景。但是，目前碳納米管纖維的導電率與銅相比還差1至2個數量級。

因此，如何進一步提高碳納米管纖維的導電性能成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合碳納米管纖維和該復合碳納米管纖維的制備方法，利用該制備方法獲得的復合碳納米管纖維具有較高的導電性能。

為了實現上述目的，本發明提供一種復合碳納米管纖維，其中，所述復合碳納米管纖維包括碳納米管纖維芯材和包覆該芯材的銅膜，所述碳納米管纖維芯材包括碳納米管纖維和滲透在該碳納米管纖維的分子間的銅分子。

優選地，所述碳納米管纖維芯材的直徑為20-100μm，所述銅膜的厚度為2-20μm。

作為本發明的另一個方面，提供一種復合碳納米管纖維的制備方法，其中，所述制備方法包括：

利用含有銅離子的溶液對碳納米管纖維進行滲透處理；

將銅鹽粉末設置在滲透處理后的碳納米管纖維表面；

將設置有銅鹽粉末的碳納米管纖維放入工藝腔內進行還原處理，以將附著在碳納米管纖維上的銅鹽粉末還原成銅膜，并將滲透在所述碳納米管纖維內的銅離子還原成銅分子以獲得復合碳納米管纖維。

優選地，利用含有銅離子的溶液對碳納米管纖維進行滲透處理的步驟包括：

將碳納米管纖維浸泡在含有銅離子的溶液中；

對浸泡有碳納米管纖維的含有銅離子的溶液進行超聲波震蕩。

優選地，在對浸泡有碳納米管纖維的含有銅離子的溶液進行超聲波震蕩的步驟中，超聲波震蕩的頻率在200Hz至300Hz之間，超聲波震蕩的時間在20分鐘至40分鐘之間。

優選地，含有銅離子的溶液包括硫酸銅過飽和溶液。

優選地，所述銅鹽粉末包括無水硫酸銅粉末。

優選地，將設置有銅鹽粉末的碳納米管纖維放入工藝腔內進行還原處理的步驟包括：

對所述工藝腔進行抽真空；

將設置有銅鹽粉末的碳納米管纖維的工藝腔加熱至第一目標溫度，并保溫第一預定時間，以使得硫酸銅分解成氧化銅；

向真空的工藝腔內通入氫氣，將氧化銅還原成銅。

優選地，所述第一目標溫度在600℃至700℃之間，所述第一預定時間在20分鐘至40分鐘之間。

優選地，將對設置有銅鹽粉末的碳納米管纖維加熱至目標溫度的步驟中產生的氣體通入能夠與所述氣體反應的液體中。

優選地，將設置有銅鹽粉末的碳納米管纖維放入工藝腔內進行還原處理的步驟包括還包括：

在將設置有銅鹽粉末的碳納米管纖維的工藝腔加熱至第一目標溫度的步驟與向真空的工藝腔內通入氫氣的步驟之間進行的將所述工藝腔冷卻至第二目標溫度的步驟；以及

向真空的工藝腔內通入氫氣后，將所述工藝腔在第二目標溫度保持第二預定時間的步驟。

優選地，所述第二目標溫度在200℃至300℃之間，所述第二預定時間在20min至40min之間。

優選地，所述制備方法還包括在將設置有銅鹽粉末的碳納米管纖維放入工藝腔內進行還原處理的步驟之后進行的：

對工藝腔進行抽真空；

通入保護氣體，直至所述工藝腔內氣壓與所述工藝腔外部氣壓一致為止。

在所述碳納米管纖維中，包覆在碳納米管纖維芯材表面的銅膜以及滲透在碳納米管纖維的分子間的銅分子均具有較好的導電性能，因此，本發明所提供的復合碳納米管纖維也具有較好的導電性能。

而且，在本發明所提供的復合碳納米管纖維中，碳納米管纖維仍然為主要成分，因此，所述復合碳納米管纖維仍然保留了碳納米管纖維強度高、密度低等優點。

附圖說明

圖1是執行本發明所提供的制備方法的系統的示意圖；

圖2是本發明實施例1獲得的復合碳納米管纖維的表面形貌圖，放大倍數為250倍；

圖3是本發明實施例1獲得的復合碳納米管纖維的內部形貌圖，放大倍數為600倍；

圖4是本發明實施例1獲得的復合碳納米管纖維的內部形貌圖，放大倍數為3000倍；

圖5是本發明實施例1獲得的復合碳納米管的內部微區EDS圖。

附圖標記說明

100：工藝腔200：加熱罩

300：輸氫管400：輸氬管