[发明专利]一种竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料，其特征在于：包括基体材料和基体材料中均匀分布的竖直定向碳纳米管阵列材料，所述基体材料采用石墨烯和环氧树脂混合物高温固化后制成，所述碳纳米管为竖直定向碳纳米管阵列，其在基体材料中，且每一簇竖直定向碳纳米管阵列之间的间隙都填充了基体材料，最终形成竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料；所述竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料采用如下制备方法制备而成，其方法步骤如下：

步骤1.利用在硅片上图形化处理过的催化剂生长竖直定向碳纳米管阵列；

步骤2.对硅片上的竖直定向碳纳米管阵列进行致密化处理，获得具有致密化结构的竖直定向碳纳米管阵列；

步骤3.将环氧树脂、固化剂、稀释剂按比例混合制成环氧聚合物，将石墨烯与环氧聚合物混合，制成复合膜基底；

步骤4.将步骤3中得到的复合膜基底填入致密化处理后的竖直定向碳纳米管阵列中，使每簇碳纳米管之间的间隙填充复合膜基底，并且使碳管阵列完全浸入复合膜基底中；

步骤5.将步骤4中得到的填入了复合膜基底的竖直定向碳纳米管阵列置于鼓风干燥箱中加热，使复合膜基底高温固化，而定向竖直碳纳米管阵列完全被包裹在石墨烯环氧基底中；

步骤6.将固化的复合膜两面抛光打磨，剥去硅片基底，磨去多余的环氧石墨烯基底，使碳纳米管阵列在两端都露头，从而得到所需制备的复合膜结构。

2.根据权利要求1所述的竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料，其特征在于：碳纳米管进行致密化处理形成致密化的竖直定向碳纳米管阵列结构。

3.根据权利要求1所述的竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料，其特征在于：基体材料填充厚度高于竖直定向碳纳米管阵列高度。

4.一种权利要求1所述竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料制备方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤1.利用在硅片上图形化处理过的催化剂生长竖直定向碳纳米管阵列；

步骤2.对硅片上的竖直定向碳纳米管阵列进行致密化处理，获得具有致密化结构的竖直定向碳纳米管阵列；

步骤3.将环氧树脂、固化剂、稀释剂按比例混合制成环氧聚合物，将石墨烯与环氧聚合物混合，制成复合膜基底；

步骤4.将步骤3中得到的复合膜基底填入致密化处理后的竖直定向碳纳米管阵列中，使每簇碳纳米管之间的间隙填充复合膜基底，并且使碳管阵列完全浸入复合膜基底中；

步骤5.将步骤4中得到的填入了复合膜基底的竖直定向碳纳米管阵列置于鼓风干燥箱中加热，使复合膜基底高温固化，而定向竖直碳纳米管阵列完全被包裹在石墨烯环氧基底中；

步骤6.将固化的复合膜两面抛光打磨，剥去硅片基底，磨去多余的环氧石墨烯基底，使碳纳米管阵列在两端都露头，从而得到所需制备的复合膜结构。

5.根据权利要求4所述竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料制备方法，其特征在于：在所述步骤1中，竖直定向碳纳米管阵列生长高度为400～600μm。

6.根据权利要求4所述竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料制备方法，其特征在于：在所述步骤2中，进行致密化处理的时间为15-25s。

7.根据权利要求4所述竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料制备方法，其特征在于：在所述步骤3中，环氧聚合物是由环氧树脂、固化剂、稀释剂按7.5：0.5：2的比例混合而成。

8.根据权利要求4所述竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料制备方法，其特征在于：在所述步骤3中，石墨烯所占复合膜基底比例为5％～10％。

9.根据权利要求4所述竖直定向碳纳米管阵列与石墨烯环氧树脂复合薄膜材料制备方法，其特征在于：在所述步骤4中，碳管阵列完全浸入复合膜基底中，为了达到充分填充的效果，需静置2h。