[发明专利]超轻超浮力碳纳米管材料，其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种超轻超浮力碳纳米管材料，其制备方法及应用。所述超轻超浮力碳纳米管材料包括：复数根碳纳米管堆叠形成的三维网络结构；至少分布于所述三维网络结构内的碳颗粒；以及，至少分布于所述三维网络结构表面及内部的疏水疏油物质。较之现有技术，本发明提供的超轻超浮力碳纳米管材料具有密度极低，浮力大、承载比高，力学柔韧性好，便于储存，且耐高温，耐酸碱腐蚀等诸多优良性能，而且制备方法绿色、简单高效，利于大规模生产。本发明提供的超轻超浮力碳纳米管材料在浮力材料、海洋水生装置、水面设备与海水处理等领域有巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管材料，具体涉及一种超轻超浮力碳纳米管材料，其制备方法及应用。

背景技术

浮力材料可以被用在船、潜艇、水中管线、其他机械结构，用于水中或水面环境之运输工具，以及用于水处理等方面的设备。传统的浮力材料大多采用诸如泡沫等轻质材料，但此类材料的承载比较低，且易于被油污等侵染。

Qin,L.等提出了一类作为仿生水黾的支撑腿的浮力材料(ACS appliedmaterialsinterfaces 2014,6(23),21355-21362.)，该浮力材料是掺杂了TiO2和十二硫醇的铜泡沫，可以通过紫外照射来改变其润湿性能，可以在水上和油上漂着，但是只可以承载比自己自身重2.6～4.5倍的物体，承载比较低。

Zhang,J.等提出了一种用涂上了双疏物质的圆盘形钢片作为仿生水黾的支撑腿的浮力材料(Langmuir 2014,30(35),10637-42.)，可以在水上、正十六烷、植物油上漂浮，但是只能承载比自身中10倍左右的物质，承载力较小。

Xueli Liu.等提出了一种用微/纳米级结构的铜氧化涂层的铜丝作为仿生水黾的支撑腿(ACS nano 2012，5614–5620.)，在水油界面有超疏油性能，但是所能承受的支持力最大只有1000μN。

总之，现有的超浮力材料普遍存在材料密度高，承载比低，提供的支持力低，且环境适应性差，不耐酸碱等缺陷，亟待改良。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超轻超浮力碳纳米管材料，其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种超轻超浮力碳纳米管材料，其包括：

复数根碳纳米管堆叠形成的三维网络结构；

至少分布于所述三维网络结构内的碳颗粒；以及

至少分布于所述三维网络结构表面及内部的疏水疏油物质。

进一步的，所述超轻超浮力碳纳米管材料的密度范围为3mg/cm³～200mg/cm³。

进一步的，所述超轻超浮力碳纳米管材料为可压缩弹性材料，且压缩比在95％以上。

进一步的，所述超轻超浮力碳纳米管材料对水的接触角大于160°，对油的接触角大于130°。

本发明实施例还提供了所述超轻超浮力碳纳米管材料的制备方法，其包括：

提供由复数根碳纳米管堆叠形成的三维网络结构；

采用化学气相沉积法至少在所述三维网络结构内沉积碳颗粒，以及

至少在组成所述三维网络结构的部分碳纳米管表面沉积疏水疏油物质，从而形成超轻超浮力碳纳米管材料。

本发明实施例还提供了所述的超轻超浮力碳纳米管材料于制备浮力材料中的用途。