[发明专利]一种超长和拔细的增强碳纳米管线及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超长和拔细的增强碳纳米管线，涉及碳纳米管相关技术领域，包括聚合物层、碳纳米管和纤维线，所述碳纳米管位于聚合物层的内部，所述碳纳米管分布在纤维线和聚合物层之间，所述聚合物层的外侧包裹有单壁碳外壳。本发明还公开了一种超长和拔细的增强碳纳米管线的制备方法，包括以下步骤：A：超声分散、B：通电、C：附着、D：清洗、E：拔丝、F：外敷聚合物、G：包裹单壁碳。本发明通过利用聚合物包裹碳纳米管线，提高了的抗拉强度和韧性，适合做远距离的导线，通过采用单壁碳包裹碳纳米管线，使得碳纳米管线表面更加光滑，在施工时更加安全，本发明工艺简单，设备要求低，可操作性强，具有良好的社会推广应用。

技术领域

本发明涉及碳纳米管相关技术领域，特别涉及一种超长和拔细的增强碳纳米管线及其制备方法。

背景技术

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2-20nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。

在现有技术中多用碳纳米管加工管线，但是，现有的碳纳米管线不能同时具备抗拉和光滑的特点，实用性差，而且现有的碳纳米管线生产工艺比较复杂，不利于社会推广应用。

因此，提出一种超长和拔细的增强碳纳米管线及其制备方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种超长和拔细的增强碳纳米管线及其制备方法，解决了现有的碳纳米管线不能同时具备抗拉和光滑的特点和现有的碳纳米管线生产工艺比较复杂的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种超长和拔细的增强碳纳米管线，包括聚合物层、碳纳米管和纤维线，所述碳纳米管位于聚合物层的内部，所述碳纳米管分布在纤维线和聚合物层之间。

可选的，所述聚合物层的外侧包裹有单壁碳外壳。

可选的，所述纤维线为天然纤维线中的蚕丝纤维线。

一种超长和拔细的增强碳纳米管线的制备方法，包括以下步骤：

A：超声分散：取适量碳纳米管，将碳纳米管溶于有机溶剂中，利用超声波进行分散，分散时间为8-12min，得到碳纳米管悬浮液；

B：通电：将盛有悬浮液的容器进行通电，通电时间为10-20min，使得内部形成不均匀电场；

C：附着：将干燥的纤维线匀速放入悬浮液，过5-9分钟后匀速将纤维线拉起，使纤维线离开悬浮液液面，再将纤维线通过滤板过滤，滤走吸附在纤维线外的多余的碳纳米管；

D：清洗：将纤维线放入硫酸中进行腐蚀，腐蚀时间为3-9min，然后再放入清水中进行清洗，得到碳纳米管线；

E：拔丝：使用拔丝工装将碳纳米管线拔细；

F：外敷聚合物：将碳纳米管线放入聚合物包塑工装中，对碳纳米管线进行外涂敷聚合物,得到拔细的增强碳纳米管线；

G：包裹单壁碳：取适量石墨粉，将催化剂与石墨粉混合，制得石墨棒，将增强碳纳米管线置入缓冲气体氛围中，以石墨棒为阳极，在电弧室中发生电弧放电，得到非晶碳包裹单壁增强碳纳米管线。