[发明专利]碳纳米管/聚合物复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管复合材料，尤其涉及一种碳纳米管/聚合物复合材料。

背景技术

碳纳米管是近几年倍受关注的新型材料，其具有许多的优异性能，可应用于许多领域。碳纳米管是由石墨片卷成的无缝中空管体，由于在碳纳米管内电子的量子限域作用，电子只能在石墨片中沿着碳纳米管的轴向运动，因此碳纳米管表现出独特的电学性能和热学性能。研究测试结果表明，碳纳米管的平均电导率可达到1000～2000S/m(西门子/米)，在室温下的导热系数可达6600W/mk(瓦/分钟·开尔文)。此外，碳纳米管还具有优良的力学性能，如，较高的强度和模量。

碳纳米管与聚合物的复合材料，可以实现两种材料的优势互补，从而最大限度地利用两种材料的优良性能。在碳纳米管/聚合物复合材料中，碳纳米管可作为导电导热体和增强体，从而使复合材料具有抗静电性，导热性，微波吸收性和电磁屏蔽性，具有广泛的应用前景。

现有的碳纳米管/聚合物复合材料的电阻大，导热系数低。其原因在于各相邻碳纳米管间距大，碳纳米管间没有充分地接触，没有形成导电导热网络，因而不能充分发挥碳纳米管优良的导电及导热性能。

因此，提供一种碳纳米管间相互接触良好，具有良好导电导热性能的碳纳米管/聚合物复合材料是十分必要的。

发明内容

以下通过实施例说明一种碳纳米管间相互接触良好，具有良好导电导热性能的碳纳米管/聚合物复合材料。

为实现以上内容，提供一种碳纳米管/聚合物复合材料，其包括至少一层聚合物材料层和至少一层碳纳米管/聚合物复合材料层。该碳纳米管/聚合物复合材料层包括一聚合物材料及分布于该聚合物材料中的多个相互接触的碳纳米管。该碳纳米管/聚合物复合材料层包括一个顶面和一个与顶面相对的底面，并且至少一个面与相邻聚合物材料层接触，相邻或相近的碳纳米管部分接触，形成导电导热通道。

与现有技术相比较，本实施例的导电导热性良好的碳纳米管/聚合物复合材料具有以下优点：其一，碳纳米管/聚合物复合材料层与聚合物材料层复合形成的碳纳米管/聚合物复合材料具有良好的力学性能；其二，碳纳米管/聚合物复合材料可根据实际应用需要控制相应的层数及各层厚度，从而扩大了该碳纳米管/聚合物复合材料的应用范围；其三，碳纳米管在碳纳米管/聚合物复合材料层中相互接触形成纵横交错的导电导热通道，使得该碳纳米管/聚合物材料具有平行于该碳纳米管/聚合物材料表面方向的横向导电导热性能。

附图说明

图1是本发明第一实施例的碳纳米管/聚合物复合材料的剖面结构示意图。

图2是本发明第一实施例的碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)复合材料膜的侧面扫描电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope，SEM)照片

图3是本发明第一实施例的碳纳米管/聚合物复合材料在77K低温环境下的电流-电压曲线。

图4是本发明第一实施例的碳纳米管/聚合物复合材料在297K室温环境下的电流-电压曲线。

图5是本发明第一实施例的碳纳米管/聚合物复合材料在420K高温环境下的电流-电压曲线。

图6是本发明第二实施例的多层结构的碳纳米管/聚合物复合材料的剖面结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明实施例。

请参阅图1，本发明第一实施例提供一种碳纳米管/聚合物复合材料10。该碳纳米管/聚合物复合材料10为一薄膜结构，其包括一聚合物材料层14和一碳纳米管/聚合物复合材料层12。该碳纳米管/聚合物复合材料层12包括聚合物材料110及分布于该聚合物材料中的多个碳纳米管120。该碳纳米管/聚合物复合材料层12包括一顶面18以及与顶面18相对的底面16。聚合物材料层14复合于碳纳米管/聚合物复合材料层12的顶面18。

在本实施例中，聚合物材料层14与碳纳米管/聚合物复合材料层12中的聚合物材料包括聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈等聚合物材料中的至少一种。