[發明專利]一種超細金剛石-碳納米管纖維復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201611121553.8
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106629669B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 陸靜;薛志萍;徐西鵬;呂小斌
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: C01B32/168
• 分類號: C01B32/168
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

本發明公開了一種超細金剛石?碳納米管纖維復合材料的制備方法，是采用可紡碳納米管陣列，通過陣列拉膜得到碳納米管薄膜，拉膜的同時在所述薄膜表面噴灑超細金剛石懸浮液，然后對噴灑超細金剛石懸浮液后的碳納米管薄膜進行加捻，得到超細金剛石?碳納米管纖維，進一步熱處理得到超細金剛石?碳納米管纖維復合材料。通過本發明的方法，可紡出不同直徑大小的復合纖維；超細金剛石和碳納米管以碳碳鍵結合，具有較高的力學性能、導電性及反應活性。該復合材料用于制作超細磨料工具，在電化學領域也有廣泛應用前景。

技術領域

本發明屬于納米技術領域，具體為一種超細金剛石-碳納米管纖維復合材料的制備方法。

背景技術

碳納米管具有一維納米結構以及優異的力學、電學和熱學性能，作為一類高性能納米材料被廣泛研究。將碳納米管制成宏觀結構，如纖維、薄膜等，是拓展其應用的一個重要手段。

碳納米管纖維擁有低密度、高比模量、高比強度、高導電性等，在高性能復合材料、催化劑載體、電極材料等領域具有重要的應用前景。超細金剛石具有高硬度、高導熱率、高表面活性等優異的物理化學性能。碳納米管纖維復合超細金剛石作為一種高性能的復合材料，力學和電學性能都得到明顯增強，在制備超細磨料工具、電極材料等領域有良好的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種超細金剛石-碳納米管纖維復合材料的制備方法，具體步驟為：

1)采用可紡碳納米管陣列，通過陣列拉膜得到碳納米管薄膜，膜層寬度為5～200mm，拉膜的同時在所述薄膜表面噴灑超細金剛石懸浮液，超細金剛石懸浮液的濃度為0.05～5wt％，超細金剛石的粒徑為5nm～1μm；

2)對噴灑超細金剛石懸浮液后的碳納米管薄膜進行加捻，得到超細金剛石-碳納米管纖維；

3)將超細金剛石-碳納米管纖維于600℃～1000℃下真空熱處理0.5～2h，得到超細金剛石-碳納米管纖維復合材料。

優選的，所述碳納米管薄膜的膜層寬度為50～100mm。

優選的，所述超細金剛石懸浮液的濃度為0.1～1wt％

優選的，所述超細金剛石的粒徑為10～100nm。

優選的，步驟2)中，所述加捻的電機轉速為60～300r/min。

優選的，所述超細金剛石-碳納米管纖維的線徑為1～100μm。

優選的，所述超細金剛石-碳納米管纖維是于800℃～900℃下真空熱處理1～1.5h。

本發明還提供了上述方法制備的超細金剛石-碳納米管纖維復合材料在超細磨料工具領域的應用。

本發明還提供了上述方法制備的超細金剛石-碳納米管纖維復合材料在超級電容器領域的應用。

本發明的優點在于：

1.可通過選用不同規格的可紡碳納米管陣列，拉膜得到不同寬度的碳納米管薄膜，進而加捻得到不同直徑大小的碳納米管纖維。多根超細金剛石-碳納米管纖維繼續加捻可得到繩索狀碳納米管纖維，編織可得到網狀結構的碳納米管纖維。超細金剛石-碳納米管纖維熱處理后，得到的復合材料中碳納米管與超細金剛石是以碳碳鍵鍵合，性能穩定。

2.碳納米管纖維復合超細金剛石作為一種高性能的復合材料，力學和電學性能都得到明顯增強，可拓展其在超細磨料工具、電極材料等領域的應用。

3.本發明的制備方法簡單，條件溫和，可控性強，適于實際生產應用。

以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明；但本發明的一種超細金剛石-碳納米管纖維復合材料的制備方法不局限于實施例。

附圖說明