[发明专利]一种铜/碳纳米管复合超疏水材料的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种超疏水材料的制备方法，特别涉及一种铜/碳纳米管复合超疏水材料的制备方法。

(二)背景技术

近几年来，与水的接触角大于150°的超疏水表面引起了极大的关注，因为它在自清洁材料、流体输运装置以及生物材料等许多领域中有着极其重要的应用前景。从仿生学角度出发，科研工作者利用聚合物复型、光刻等技术制备了许多具有纳米结构的诸如仿荷叶表面、仿鲨鱼皮等超疏水材料，在实际应用中也取得了一定的进展。但在某些特殊领域如微流器件、生物芯片等，需要兼具高的热导、电导及超疏水等性能，目前很难有相适应的材料。

碳纳米管作为一维纳米材料，具有优异的力学、电学、和化学性能，尤其是碳纳米管具有非常大的长径比，在复合材料中易形成导电网络，大大提高了导电和导热性能。众多的报道说明，碳纳米管增强的铜基复合材料不仅具有较好的力学性能，还具有高的导热和导电特征，但具有高导热、高导电、超疏水性能的铜/碳纳米管复合超疏水材料鲜见报道。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种铜/碳纳米管复合超疏水材料的制备方法，该疏水材料具有高导热、高导电、超疏水性能，且制备方法简便。

本发明采用的技术方案是：

一种铜/碳纳米管复合超疏水材料的制备方法，所述方法为：1)将碳纳米管于硝酸硫酸混合溶液中室温浸泡1～2h进行粗化处理，优选为1.5h，获得粗化后的碳纳米管，将粗化后的碳纳米管在超声波作用下用去离子水清洗至中性，优选为pH＝7，获得清洗后的碳纳米管；所述碳纳米管直径为1～6nm，长度为5～40μm；2)将清洗后的碳纳米管于0.05～0.2mol/L氯化锡水溶液中室温浸泡5～20min进行敏化处理，优选为10min，获得敏化处理后的碳纳米管；3)将敏化后的碳纳米管于0.001～0.005mol/L氯化钯水溶液中室温浸泡活化5～20min，优选为10min，获得活化后的碳纳米管；4)将活化后的碳纳米管于镀铜溶液中，pH维持在12～13，温度55～60℃，电镀0～60min，过滤，滤饼干燥，获得铜/碳纳米管复合粉末；所述镀铜溶液终浓度组成为：10～20mol/L CuSO₄·5H₂O、20～30g/L EDTA·Na₂、90～110mg/L(C₅H₄N)₂、5～15mg/L Na₂S₂O₃，50～70ml/L 37％HCHO水溶液，溶剂为水；5)将超细铜粉加入步骤4)所获得的铜/碳纳米管复合粉末中，200～600MPa下，800～950℃冷压烧结成型，获得铜/碳纳米管复合材料；所述超细铜粉粒径在10μm以下，所述超细铜粉质量以制备所述铜/碳纳米管复合粉末所用的碳纳米管质量计为10～30％；6)将步骤5)获得的铜/碳纳米管复合材料一端于酸性溶液中腐蚀或于碱性溶液中电解，并将其一端露出溶液表面，处理0.5～30min，然后用去离子水清洗，获得所述的铜/碳纳米管复合超疏水材料。

步骤1)所述的硝酸硫酸混合溶液是硝酸(分析纯)与硫酸(分析纯)以体积比1∶2～4，优选为1∶3的混合。

步骤1)所述的碳纳米管直径优选为2～4nm，长度为优选为10～20μm。

步骤2)所述的氯化锡水溶液优选为0.1mol/L氯化锡水溶液。

步骤3)所述的氯化钯水溶液优选为0.0024mol/L氯化钯水溶液。

步骤5)所述的将超细铜粉加入步骤4)所获得的铜/碳纳米管复合粉末中，200～400MPa、800～950℃冷压烧结成型，优选400MPa、850℃条件下冷压烧结成型，获得铜/碳纳米管复合材料。

进一步，步骤5)所述的将超细铜粉加入步骤4)所获得的铜/碳纳米管复合粉末中，400MPa、800℃热压成型，获得铜/碳纳米管复合材料。

步骤5)所述的超细铜粉粒径为0.2～1μm，优选为0.8μm，所述超细铜粉质量以制备所述铜/碳纳米管复合材料所用碳纳米管的质量计为20％。

步骤6)所述的酸性溶液为0.5～2.5wt％HF、5～98wt％HNO₃、5～30wt％HCl或2～25wt％H₂O₂中的一种或两种以上的混合溶液。