[发明专利]功能化碳纳米管涂层及其应用

说明书

相关申请的引用

本申请要求于2007年8月2日提交的题为“功能化碳纳米管涂层及其应用”的第200710138018.8号中国申请的优先权，其整体在此引入作为参考。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及碳纳米管，特别涉及功能化碳纳米管(f-CNT)涂层的新颖制备方法及其应用。

2.相关领域描述

自从被Iijima首次发现以来，碳纳米管(CNT)一直备受高度关注。CNT拥有多项独特的特性，例如优良的导电性能、稳定的化学性能以及极高的机械强度(例如极高的模量和硬度)。这些卓越的机械和电学性能使CNT具有巨大的应用潜能。

在很多的研究报告中都提及运用CNT提高各种材料的机械强度。然而，这些研究主要集中于在复合材料中的应用。例如将CNT加入到金属合金内(如铝合金或铜合金)。由于CNT通常被用作金属基体复合材料内的加强物(reinforcement)，因此在复合材料内CNT所占的分量相当少，通常不超过10％。CNT涂层的制备通常采用典型的复合材料制备方法，其涉及多个复杂的步骤而且制备周期长。但鲜见用电镀工艺制备CNT涂层的报道。

发明简述

因此，发明人旨在通过本发明对现有技术中的不足进行改进。

本发明的第一方面涉及在基体上制备碳纳米管(CNT)涂层的方法，

其包括：

(a)将CNT进行羧酸化处理；以及

(b)在含有具有多个羟基和/或氨基基团的物质的溶剂中，低压下将羧酸化的CNT电沉积于基体表面。

本发明的第二方面涉及在基体上制备碳纳米管(CNT)复合涂层的方法，其包括：

(a)将CNT进行羧酸化处理；以及

(b)在含有具有多个羟基和/或氨基基团的物质的溶剂中，低压下将羧酸化的CNT多次电沉积于基体表面。

本发明的第三方面涉及涂层组合物，其包含羧酸化的CNT以及具有多个羟基和/或氨基基团的物质。

本发明的第四方面涉及制品，其包含根据本发明的方法电沉积的基体。

在本发明的某些优选实施方案中，将CNT涂层制备于钟表的金属发条上。

迄今为止，低电压电沉积方法尚未广泛应用于制备CNT涂层。然而，本发明运用简单而且成本低廉的电沉积方法制备CNT涂覆的基体如金属发条表面，而且电沉积在低压下进行。此方法能够有效而快速地制备连续的CNT涂层。

为防止金属基体在水溶液中产生腐蚀反应，本发明采用有机溶液作为电解溶液。有机溶液中具有多个羟基和/或氨基基团的物质与CNT上的官能团发生反应，从而制备出连续且致密的涂层。

本发明中涂层的厚度可以通过调节电沉积操作的时间和电压来控制，从而能够制备具有不同厚度和机械性能的涂层。

附图简述

图1为本发明的电沉积操作示意图，其中1为参比电极，2为Pt电极，3为电解质，4为基体。

图2为根据本发明涂敷的基体的悬臂梁负荷测试示意图。

发明详述

以下的描述包括某些具体细节以便透彻理解各种公开的实施方案。然而，相关领域技术人员应当理解，可以无需一种或多种这些具体细节，或者可以使用其它方法、成分、材料等实践实施方案。

除非上下文另有要求，在以下的说明书及权利要求书中，单词“包含(comprise)”及其变化如“包含(comprises)”和“包含(comprising)”应解释为开放式的、包括的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

整个说明书中所提及的“一实施方案(one embodiment)”，或“实施方案(an embodiment)”，或“在另一实施方案中”，或“某些实施方案”，或“在某些实施方案中”是指与所述实施方案相关的所描述的具体涉及的特征、结构或者特性被包括在至少一实施方案中。因此，在整个本说明书中的各个地方出现的短语“在一实施方案中”、“在实施方案中”、“在另一实施方案中”或者“在某些实施方案中”不必均指相同的实施方案。此外，具体特征、结构或者特性可以在一种或多种实施方案中以任何适当的方式相结合。