[發明專利]自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧及其制法與應用

有效

• 申請號: 202110316430.4
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113074201B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 邸江濤;鞏倩;余盈熒;李清文
• 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: F16F1/06
• 分類號: F16F1/06;F16F1/02
• 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

1.一種自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧的制備方法，其特征在于包括：

提供碳納米管纖維；

采用物理纏繞的方式將所述碳納米管纖維施加于具有螺紋結構的模板上；

以及，將所獲纏繞有碳納米管纖維的模板置于化學氣相沉積設備的反應腔室中，之后于惰性氣氛下，向所述反應腔室內通入碳源和還原性氣體；使所述反應腔室升溫，并使所述碳源于900~1250℃進行熱分解形成無定型石墨碳，并在碳納米管纖維表面進行沉積，從而獲得具有螺旋彈簧結構的自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述碳源選自甲烷、乙烯、乙炔、乙醇、甲苯中的任意一種或兩種以上的組合；向所述反應腔室通入所述碳源的速率為10~100sccm。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述還原性氣體為氫氣；向所述反應腔室通入所述還原性氣體的速率為20~100sccm。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：沉積所述無定型石墨碳的時間為5~30min。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述無定型石墨碳為無規則石墨晶格的石墨納米片。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述具有螺紋結構的模板選自石英模板；所述具有螺紋結構的模板的螺紋直徑為0.5~10mm，螺距為0.2~2mm。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述具有螺紋結構的模板為石英螺柱。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述碳納米管纖維為未經過加捻的窄帶，窄帶寬度50~5000μm。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧與具有螺紋結構的模板有相同的螺紋和螺距。

10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于還包括：在所述無定型石墨碳的沉積完成后，將沉積有無定型石墨碳的碳納米管纖維從具有螺紋結構的模板上進行分離，從而獲得所述自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧。

11.由權利要求1-10中任一項所述方法制備的自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧，所述自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧包括碳納米管纖維以及無序石墨碳顆粒，所述無序石墨碳顆粒分布于所述碳納米管纖維的表面，所述自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧具有螺旋結構。

12.由權利要求1-10中任一項所述方法制備的自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧，所述自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧包括碳納米管纖維以及無序石墨碳層，所述無序石墨碳層分布于所述碳納米管纖維的表面，所述自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧具有螺旋結構。

13.根據權利要求11或12所述的自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧，其特征在于：所述自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧的胡克系數為1.4~2.5，螺距為0.2~2mm。

14.權利要求11-13中任一項所述的自支撐無序石墨碳/碳納米管復合彈簧于可穿戴領域中的用途。