[发明专利]碳纳米管复合结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管复合结构的制备方法。

背景技术

碳纳米管是一种由石墨烯片卷成的中空管状物。碳纳米管具有优异的力学、热学及电学性质，其应用领域非常广阔。例如，碳纳米管可用于制作场效应晶体管、原子力显微镜针尖、场发射电子枪、纳米模板等。上述技术中碳纳米管的应用主要是碳纳米管在微观尺度上的应用，操作较困难。因此，使碳纳米管具有宏观尺度的结构并在宏观上应用具有重要意义。

姜开利等人于2002年成功地从一碳纳米纳米管阵列拉取获得一碳纳米管线，具有请参见文献“Spinning Continuous Carbon Nanotube Yarns”，Nature，V419，P801。所述碳纳米线由多个首尾相连且基本沿同一方向择优取向排列的碳纳米管组成。

然而，所述碳纳米线中的碳纳米管之间的结合力较弱，因此，所述碳纳米线的机械强度还需进一步提高。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种制备良好机械性能的碳纳米管复合结构的制备方法。

一种碳纳米管复合结构的制备方法，其包括如下步骤：将一聚合物溶解于一有机溶剂形成一聚合物溶液，所述有机溶剂对碳纳米管的接触角小于90度；以及将一具自支撑结构的碳纳米管结构浸润在该聚合物溶液，使该聚合物与该碳纳米管结构复合。

一种碳纳米管复合结构的制备方法，其包括如下步骤：将一聚合物单体溶解于一有机溶剂形成一聚合物单体溶液，所述有机溶剂对碳纳米管的接触角小于90度；将一具自支撑结构的碳纳米管结构浸润在该聚合物单体溶液；以及使所述聚合物单体溶液中的聚合物单体相互聚合从而形成一聚合物，并与该碳纳米管结构复合。

与现有技术相比较，所述碳纳米管复合结构通过选择对碳纳米管的接触角小于90度的有机溶剂溶解所述聚合物，从而使得所述聚合物能够充分浸润在所述碳纳米管结构中，与所述碳纳米管紧密结合。从而使得由该方法制备的碳纳米管复合结构具有优异的机械性能。

附图说明

图1为一碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。

图2为一碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。

图3为一碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图4为一碳纳米管交叉膜的扫描电镜照片。

图5为一非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图6为一扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图7为图6中的扭转的碳纳米管线放大后的扫描电镜照片。

图8为一收缩且扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图9为图8中的收缩且扭转的碳纳米管线放大后的扫描电镜照片。

图10为本发明实施例提供的碳纳米管结构的制备方法所制备的碳纳米管复合线的扫描电镜照片。

图11为图10中的碳纳米管复合线放大后的扫描电镜照片。

图12为图6中的扭转的碳纳米管线、图8中的收缩且扭转的碳纳米管线及图10中的碳纳米管复合线的直径、拉伸载荷及抗拉强度柱状图。

图13为图6中的扭转的碳纳米管线、图8中的收缩且扭转的碳纳米管线及图10中的碳纳米管复合线的拉伸-应变对比图。

图14为图10中的碳纳米管复合线在不同浓度的聚乙烯醇溶液中形成时的抗拉强度对比图。

图15为图10中的碳纳米管复合线中在不同浓度的聚乙烯醇溶液形成时的拉伸负载及直径的对比图。

图16为图10中的碳纳米管复合线中在不同温度的聚乙烯醇溶液形成时的抗拉强度及直径的对比图。

图17为分别由425微米及250微米的碳纳米管组成的碳纳米管复合线在不同直径时的抗拉强度的示意图。

具体实施方式

本发明第一实施方式提供的碳纳米管复合结构的制备方法，其包括如下步骤：

S10，将一聚合物溶解于一有机溶剂形成一聚合物溶液，所述有机溶剂对碳纳米管的接触角小于90度；以及

S20，将一具自支撑结构的碳纳米管结构浸润在该聚合物溶液，使该聚合物与该碳纳米管结构复合。