[發明專利]一種微尺度碳納米管材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611179245.0
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106744819B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 李渭龍;暢新維;黃珊;王剛;任兆玉;白晉波
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C01B32/168
• 分類號: C01B32/168;C01B32/17;B82Y40/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王芳

本發明公開了一種微尺度碳納米管材料及其制備方法，碳納米管陣列束的直徑為1～20μm，碳納米管陣列束中所有碳納米管的取向一致；制備方法包括：首先制備“六枝狀”CNTs/Al₂O₃雜化結構；將雜化結構加入到氫氧化鈉溶液中，在50～70℃下離心，或者超聲振蕩，得到微尺度碳納米管陣列束。本發明制備的微尺度碳管陣列束相比于宏觀尺度碳納米管陣列更易處理且易于大規模生產。微尺度的碳管陣列束中去除了載體，其構成的復合材料相對于多尺度雜化結構重量大大減小，性能更加優異。

技術領域

本發明屬于碳納米管陣列制備技術領域，具體涉及一種微尺度碳納米管材料及其制備方法。

背景技術

自從1991年碳納米管被發現以來，碳納米管由于其獨特的管狀準一維結構和優異的物理化學特性，引起了世界范圍內研究者的廣泛關注。這種獨特的結構和優異的特性使得碳納米管在很多領域顯現出巨大的應用前景，如復合材料、場發射器件、納米尺度電子器件、傳感器、電子顯微鏡探針等。在這些潛在的應用中，將碳管作為填料加與聚合物矩陣中形成多功能復合材料，是短期內最有可能實現的工業化應用。

盡管碳管改性的聚合物復合材料的各種性能都有了大幅度的提升，但是由于碳納米管納米級的表面特征和易于彎曲纏繞的特點，使得碳管在聚合物中不易分散，經常團聚在一起，這大大影響了復合材料的性能。為了更好改善碳管在聚合物中的分散性，提高復合材料的性能，同時又不破壞碳管本身的結構，基于碳納米管的納/微米復合雜化結構的概念被提出：將納米尺度的碳管按一定方式原位生長在特定的微米尺度載體上，構成納/微米復合雜化結構。由于尺度從納米增加到微米級別，這些雜化結構相比于獨立的碳納米管更容易分散。發明人所在課題組成功制備了CNT/Al₂O₃雜化結構，將CNT/Al₂O₃雜化結構用于復合材料中時，盡管分散性提高了，但是雜化結構中Al₂O₃微米球載體的缺點也暴露了出來，比如Al₂O₃密度大、導電導熱性能較差等，另外由于宏觀尺度的碳管陣列一般生長在平的襯底上，因此，襯底的尺寸限制了其規模化生產，宏觀尺度碳管陣列在復合材料中的分散同樣存在問題，工藝比較復雜。

發明內容

針對現有技術中CNT/Al₂O₃雜化結構存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種微尺度碳納米管材料及其制備方法，解決載體帶來的密度大、導電導熱性能較差的缺點，最大限度的保留碳管陣列束的優點。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種微尺度碳納米管材料，該材料由微尺度碳納米管陣列束單體組成，所述的碳納米管陣列束單體的直徑為1～20μm。

微尺度碳納米管材料的制備方法，具體包括以下步驟：

將CNT/Al₂O₃雜化結構加入到氫氧化鈉溶液中，在50～70℃下混合，或者將CNT/Al₂O₃雜化結構振蕩，以去除CNT/Al₂O₃雜化結構中的Al₂O₃載體，得到微尺度碳納米管陣列束。

進一步的，將CNT/Al₂O₃雜化結構加入到氫氧化鈉溶液混合，得到混合液，將混合液在50～70℃溫度下洗滌離心。

進一步的，所述的氫氧化鈉溶液濃度為20～40％，

進一步的，所述的振蕩采用超聲振蕩，時間為60～120min。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：