[发明专利]碳纳米管复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

提供一由多根碳纳米管构成的碳纳米管膜或碳纳米管阵列；

形成一过渡金属包覆层在所述碳纳米管膜或碳纳米管阵列中至少一个碳 纳米管的外表面；

在真空中，将碳纳米管膜或碳纳米管阵列放置于两电极之间施加电压， 对碳纳米管膜或碳纳米管阵列通电，使所述碳纳米管外表面的过渡金属包覆 层熔融并与该碳纳米管中的碳原子反应，反应时由于过渡金属包覆层熔融态 表面张力的作用在所述碳纳米管外表面形成多个过渡碳化物颗粒，其中，将 碳纳米管膜或碳纳米管阵列放置于两电极之间时碳纳米管膜或碳纳米管阵列 中的多个碳纳米管由两电极之中的一电极往另一电极延伸。

2.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所 述碳纳米管膜或碳纳米管阵列在真空中通电的方式为：将该碳纳米管膜或碳 纳米管阵列固定并电连接于两个电极之间，置于真空中，并在该两电极之间 施加电压。

3.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所 述过渡金属包覆层的材料为铪、钽、钛及锆中的任意一种或多种。

4.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所 述过渡金属包覆层的厚度在1纳米～100纳米之间。

5.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所 述过渡金属包覆层的形成方法包括磁控溅射法或电子束蒸发法。

6.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所 述碳纳米管膜或碳纳米管阵列在真空中通电后被加热至第一温度，该第一温 度大于或等于所述过渡金属包覆层与碳纳米管的反应温度。

7.一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

提供一碳纳米管线状结构，该碳纳米管线状结构包括沿其轴向延伸的多 个碳纳米管；

形成一过渡金属包覆层在所述碳纳米管线状结构中至少一个碳纳米管的 外表面；

给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第 一温度，使所述碳纳米管外表面的过渡金属包覆层熔融并与该碳纳米管中的 碳原子反应，反应时由于过渡金属包覆层熔融态表面张力的作用在所述碳纳 米管外表面形成多个过渡金属碳化物颗粒；

给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第 二温度，使所述碳纳米管线状结构断裂并在断裂处形成两尖端，该第二温度 大于该第一温度。

8.一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

提供一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括沿同一方向延伸且通过范德华力 首尾相连的多个碳纳米管；

形成一过渡金属包覆层在所述碳纳米管膜中至少一个碳纳米管的外表 面；

用有机溶剂处理该碳纳米管膜，使其收缩成一碳纳米管线状结构；

给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第 一温度，使所述至少一个碳纳米管的外表面的过渡金属包覆层熔融并与碳纳 米管中的碳原子反应，反应时由于过渡金属包覆层熔融态表面张力的作用在 所述碳纳米管外表面形成多个过渡金属碳化物颗粒；

给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第 二温度，使所述碳纳米管线状结构断裂并在断裂处形成两尖端，该第二温度 大于该第一温度。

9.一种利用权利要求7或8所述方法制备的碳纳米管复合材料，其包括 一碳纳米管线状结构，所述碳纳米管线状结构中至少一个碳纳米管的外表面 形成有多个过渡金属碳化物颗粒，所述金属碳化物颗粒嵌接在所述至少一个 碳纳米管的外壁。

10.如权利要求9所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，在同一碳纳米 管表面上，相邻两个金属碳化物颗粒间隔设置。

11.如权利要求10所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述过渡金 属碳化物材料为碳化铪、碳化钽、碳化钛及碳化锆中的任意一种或多种。