[发明专利]一种碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料，其特征在于：碳纳米葱与碳纳米管混合烧结制得碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料，其中，制备所用原料质量百分数为：碳纳米管占总质量的10～30wt.％，余量为碳纳米葱。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料，其原料特征在于：所述碳纳米管是由石墨碳原子层卷曲形成的管状结构，管直径为4～8nm，长度为0.5～2μm。

3.根据权利要求1所述的碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料，其原料特征在于：碳纳米葱的平均粒度约为5nm。

4.根据权利要求1所述的碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料，其特征在于：所述碳纳米葱是由爆轰法生产的纳米金刚石经过真空退火处理制备的，其成分为碳，晶体结构为纳米洋葱结构，碳纳米葱为利用不同退火条件制得含金刚石晶体核心的碳纳米葱、含金刚石结构核心的碳纳米葱、完整结构碳纳米葱中的一种。

5.根据权利要求4所述的碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料，其特征在于：

含金刚石晶体核心的碳纳米葱制得碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料的维氏硬度在21～94GPa；

含金刚石结构核心的碳纳米葱制得碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料的维氏硬度在31～151GPa；

完整结构碳纳米葱制得碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料的维氏硬度在17～202GPa。

6.一种碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、真空退火处理制备碳纳米葱；

采用的原料为爆轰法制备的纳米金刚石，其平均晶粒尺寸约为5nm，对纳米金刚石进行真空退火处理，退火温度800～1800℃，真空度为1Pa，保温0～2h，制得平均晶粒尺寸约为5nm的碳纳米葱；

S2、分散碳纳米管；

将碳纳米管粉置于装有乙醇的玻璃烧杯中进行超声震荡，震荡时长为3～10min，然后放入烘干箱中烘干，温度60～120℃，烘干时间为30min；

S3、将步骤S2分散的碳纳米管以总量的10～30wt.％与步骤S1制得的碳纳米葱进行混合制得混合料；

将混合料装入硬质合金模具中进行预压成型，压力为400～600MPa，保压时间为30～60s，得到预后的样品；

然后，把预压后的样品装入石墨模具中进行高温高压烧结，制得碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料。

7.根据权利要求6所述的碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：

在所述步骤S3中，高温高压烧结模具组装工艺为：

将预压样品放BN坩埚中，并使坩埚与铼片接触完好，然后放入LaCrO₃绝热器中，随后整体放入MgO八面体中，添加Al₂O₃堵头，并在堵头上放串入电极的四孔管，利用Al₂O₃胶进行密封完成组装。

8.根据权利要求6所述的碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：

在所述步骤S3中，高温高压烧结工艺为：

首先，在10-24h内把预压后的样品施加压力7～25GPa；然后以10～30℃/min的升温速率从室温升1800～2200℃，保温5～60min，随炉冷却，制得毛坯，将制备的毛坯进行表面磨削、去毛刺处理，得到碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料。

9.根据权利要求6所述的碳纳米管-纳米聚晶金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：

在所述步骤S1中对纳米金刚石进行真空退火处理，退火温度为800～1000℃制备的是含金刚石晶体核心的碳纳米葱；退火温度为1050～1350℃制得的是含金刚石结构核心的碳纳米葱；退火温度为1400～1800℃，制得的是完整结构碳纳米葱。