[發明專利]一種納米材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910123904.6
• 申請日: 2019-02-19
• 公開（公告）號: CN109680257A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 杜娟;康樂;羅英濤;陳開斌
• 申請（專利權）人: 中國鋁業股份有限公司
• 主分類號: C23C16/02
• 分類號: C23C16/02;C23C16/26;C23C14/02;C23C14/06;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李子健

本發明公開了一種納米材料的制備方法，以一種材料作為基底材料，在所述基底材料表面形成均勻或不均勻的微觀坑洞結構，再在所述基底材料表面生長碳納米管，與基底相接觸的碳納米管的根部埋入基底材料表面的坑洞中。本發明中使用微觀多坑洞結構基底，生長出的碳納米管的根部會埋入基底材料表面的坑洞中，和在光滑的基底材料表面上生長的碳納米管容易自動脫落或刮落的情況相比，本發明技術中的碳納米管根部被多孔的坑洞結構牢牢固定住，從而使碳納米管不易從基底材料表面脫落或被刮落，大大提高碳納米管和基底材料之間的結合力。

技術領域

本發明屬于納米材料領域，特別涉及一種納米材料的制備方法，以提高碳納米管與基底之間的結合力。

背景技術

碳納米管材料自從被發現以來一直備受關注研究，作為一種典型的一維材料，碳納米管在化學、物理、電子和機械方面具有優異的性能，如碳納米管具有優良的導電、導熱性能、極高的機械強度、較強的寬帶電磁波吸收特性等，使碳納米管在物理、化學和材料科學等領域得到廣泛的研究和應用。目前，碳納米管被廣泛應用作超級電容器電極材料、增強材料、氣體吸附材料、催化材料、場致電子發射材料、熱傳導材料及傳感材料等。

但是，在作為電極材料、熱導材料、增強材料、電子材料等很多應用實踐中，單獨利用碳納米管作為獨立的電極、熱傳導、增強材料或電子材料并不容易實現，需要利用一種基底材料作為生長出的碳納米管的電流、熱傳導等性能的集流體，來充分發揮和利用碳納米管的優良的導電、導熱、電磁屏蔽等性能。金屬及其合金材料，或者金屬氧化物材料等，都可作為碳納米管生長的基底材料，可以和制備出的碳納米管材料一起作為復合材料應用于不同的技術領域。

碳納米管的制備方法可采用激光蒸發法、石墨電弧法、熱解聚合物法等，在實驗研究和生產實踐中也常利用化學氣相沉積法在不同的基底材料表面生長碳納米管。但不同方法制備出的碳納米管和基底之間普遍存在結合力不強的問題，在基底和碳納米管復合材料的實踐應用過程中易出現碳納米管從基底上脫落，造成制備的器件的性能不穩定、壽命縮短等問題。因此，提高碳納米管和基底之間結合力是復合材料應用過程中的關鍵問題。針對此關鍵問題，國內外很多研究者通過不同方法來提高碳納米管和基底材料之間的結合力。比如：Shaijumon等人利用金界面材料來改善用作超級電容器電極材料的定向碳納米管和銅基底之間的結合力；M.Dharmendra等人利用金剛石過渡層來改善碳納米管和銅基底之間的結合力和熱傳導性能；林偉等人在銅基底表面利用原子層沉積方法沉積一層氧化鋁膜來生長碳納米管并改善碳納米管和銅基底之間結合力Huan-Chieh Su等人利用微波處理方法將碳納米管埋入鈦基底中提高碳納米管和鈦基底之間的結合力；Seong Chu Lim利用熱沉積方法在銦-錫氧化物玻璃表面沉積銦和錫金屬層來增強碳納米管和基底結合力；朱玲波等人提出通過回流焊接方法來提高碳納米管和基底之間的結合力。Hironori Kumagai等人(US2009/0317597Al)利用在基底表面制備一層多孔鍍層，在多孔鍍層上生長出定向的碳納米管之后，將納米厚度的多孔鍍層進行高溫熔化，從而將碳納米管固定在基底表面。但是，以上所有方法都是多步驟方法，很多技術方法中提高碳納米管和基底結合力的步驟非常復雜，成本也會非常高。因此，尋找一種簡單、成本低并利于規模化生產中應用的提高碳納米管和基底材料之間結合力的技術方法非常有必要。

發明內容

本發明就是為了解決上述提高碳納米管和基底結合力過程中存在的技術問題而提供的一種簡單、易實現規模化生產應用、成本較低、并可大大提高碳納米管和基底材料之間結合力的技術發明。

為解決化學氣相沉積法生長的碳納米管和基底結合力不強的技術問題，本發明是采用以下技術方案實現的。

一種納米材料的制備方法，其特征在于，以一種材料作為基底材料，在所述基底材料表面形成均勻或不均勻的微觀坑洞結構，再在具有微觀坑洞結構的所述基底材料表面生長碳納米管，與基底相接觸的碳納米管的根部埋入基底材料表面的坑洞中，所述坑洞表面形狀是圓形、橢圓形、方形、三角形或不規則形狀，坑洞內形狀是圓球型、立方體型、圓柱型、圓錐型或不規則立體形狀，坑洞之間相互連通或者相互不連通。