[发明专利]一种石墨烯碳纳米管复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯碳纳米管复合材料的制备方法，

其用于制得一种石墨烯碳纳米管复合材料，该材料包括石墨烯层(4)和两个碳纳米管层，从外至内依次由第一树脂保护层(1)、第一聚苯胺层(2)、第一碳纳米管层(3)、石墨烯层(4)、第二碳纳米管层(5)、第二聚苯胺层(6)和第二树脂保护层(7)叠合组成；

所述第一碳纳米管层(3)和第二碳纳米管层(5)均是碳纳米管碎片堆积而成的多孔材料，堆积所用的碳纳米管平均直径在5-60nm之间，所述第一碳纳米管层(3)和第二碳纳米管层(5)厚度均在5-40um之间，所述第一碳纳米管层(3)和第二碳纳米管层(5)的孔隙率介于45-80％之间，所述碳纳米管碎片选择双壁碳纳米管的碎片；

所述石墨烯层(4)是利用富含单层石墨烯碎片的悬浊液在碳纳米管薄膜表面反复地旋涂—干燥而成，所述悬浊液是在基础液中混合有石墨烯碎片，所述基础液为双蒸水与无水乙醇的混合液，双蒸水与无水乙醇的重量配比为50％-10％：50-90％；所述悬浊液中还均匀混合了聚二甲基硅氧烷；

该制备方法包括以下步骤：

1)两个碳纳米管层/聚苯胺层双层复合结构的制备：通过超声制作碳纳米管分散液，所述超声参数频率≥25KHz，功率密度＝发射功率/发射面积≥0.4W/cm2，发射功率单位为瓦，发射面积单位为平方厘米，时长不低于3min；在抽滤漏斗上准备均匀致密的滤膜，用过量前述碳纳米管分散液抽滤，使得所述碳纳米管分散液中的碳纳米管碎片沉淀在滤膜上，使用0.2M的硫酸或者KOH水溶液作为脱除液反复浸洗滤膜和碳纳米管薄膜的结合体10-20次，每次3-12h，用聚苯胺层作为基底，将滤膜和碳纳米管薄膜的结合体倒置压实在基底上，连基底一起置于乙醇或异丙醇的低温减压蒸汽中至少2-4h以脱除滤膜，常温下真空干燥24-72h，即得到聚苯胺层和碳纳米管层的复合结构，分别作为第一聚苯胺层(2)和第一碳纳米管层(3)以及第二碳纳米管层(5)和第二聚苯胺层(6)；

2)树脂保护层形成步骤：将保护性树脂均匀涂敷在第一聚苯胺层(2)和第二聚苯胺层(6)外面，形成0.2-1mm的保护层，在50-70℃的环境温度下，氮气保护固化2-4小时，形成第一树脂保护层(1)和第二树脂保护层(7)；

3)石墨烯层初步形成步骤：将5-15mg/ml的石墨烯悬浊液滴加到第一碳纳米管层(3)以及第二碳纳米管层(5)的内表面，用旋涂的方式形成膜层，经过至少15-20个循环的旋涂-干燥过程，形成两个石墨烯旋涂内表面；

4)屏蔽层形成步骤：配置大量的5-30mg/ml的石墨烯悬浊液，并在其中添加5-10％质量百分浓度的PMDS(聚二甲基硅氧烷)液体和少于1％的质量百分浓度的固化剂，在步骤(3)的两个石墨烯旋涂内表面上旋涂之后，在均匀对齐受力条件下，趁未干倒置结合在一起，在晾干固化后，含有PMDS和固化剂的石墨烯层和前述两个石墨烯旋涂内表面共同形成了石墨烯层(4)。

2.一种如权利要求1所述的石墨烯碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中，超声参数频率30KHz，功率密度＝0.5W/cm²，时长5min；使用0.2M的硫酸或者KOH水溶液作为脱除液反复浸洗滤膜和碳纳米管薄膜的结合体18次，每次8h；连基底一起置于乙醇或异丙醇的低温减压蒸汽中至少4h以脱除滤膜，常温下真空干燥48h；

步骤(2)中，形成0.6-0.8mm的保护层，在60℃的环境温度下，氮气保护固化3小时；所述保护性树脂是聚氨酯层；

步骤(4)中，配置大量的20-30mg/ml的石墨烯悬浊液，并在其中添加8-10％质量百分浓度的PMDS液体和0.6-0.9％的质量百分浓度的固化剂。