[发明专利]一种碳纳米管/碳纤维复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳纳米管/碳纤维复合材料，其特征在于，所述碳纳米管/碳纤维复合材料由上到下依次包括：碳纳米管超顺排薄膜层、绝缘防护层和含碳纳米管阵列的碳纤维预浸料层；

所述碳纳米管超顺排薄膜层包括至少1层的碳纳米管超顺排薄膜，所述碳纳米管超顺排薄膜由1000层的碳纳米管组成，所述碳纳米管超顺排薄膜层的厚度为10μm；

所述绝缘防护层为玻璃纤维预浸料层，所述玻璃纤维预浸料层的层数为1-5层，所述玻璃纤维预浸料层的厚度为50-400μm；

所述含碳纳米管阵列的碳纤维预浸料层的层数为10-50层，碳纳米管阵列中碳纳米管的直径为10-20nm，碳纳米管阵列的高度为500-1000μm，碳纳米管阵列的尺寸为(100-1000)mm×(100-1000)mm；

所述含碳纳米管阵列的碳纤维预浸料层由以下方法制备得到：将碳纤维预浸料在50-80℃下预热10-30min后，将生长在石英玻璃上的碳纳米管阵列在1.5-3.5MPa的压力下压印在预热的碳纤维预浸料上后，再在-18～-5℃下冷冻10-30min，剥离石英玻璃后，得到含碳纳米管阵列的碳纤维预浸料层；

所述碳纳米管/碳纤维复合材料的制备方法为：通过热压将碳纳米管超顺排薄膜层、绝缘防护层和含碳纳米管阵列的碳纤维预浸料层复合，得到所述碳纳米管/碳纤维复合材料。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管/碳纤维复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维预浸料层的层数为3层。

3.根据权利要求1所述的碳纳米管/碳纤维复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维预浸料层的厚度为100μm。

4.根据权利要求1所述的碳纳米管/碳纤维复合材料，其特征在于，所述碳纳米管阵列的尺寸为300mm×150mm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的碳纳米管/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管/碳纤维复合材料的制备方法为：通过热压将碳纳米管超顺排薄膜层、绝缘防护层和含碳纳米管阵列的碳纤维预浸料层复合，得到所述碳纳米管/碳纤维复合材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管/碳纤维复合材料的制备方法包括以下步骤：在预热的模具内依次铺放含碳纳米管阵列的碳纤维预浸料层、绝缘防护层和热压将碳纳米管超顺排薄膜层，对模具整体进行热压，脱模后，得到所述碳纳米管/碳纤维复合材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述预热的温度为40-60℃，所述预热的时间为5-20min。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述热压的过程为：先将模具整体在已预热至70-90℃的模压机上放置20-40min，再升温至140-160℃，加压至2-3MPa，固化0.5-2h。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管/碳纤维复合材料的制备方法包括以下步骤：将模具在40-60℃下预热5-20min，在预热的模具内依次铺放含碳纳米管阵列的碳纤维预浸料层、绝缘防护层和碳纳米管超顺排薄膜层后；再将模具整体在已预热至70-90℃的模压机上放置20-40min，再升温至140-160℃，加压至2-3MPa，固化0.5-2h，脱模后，得到所述碳纳米管/碳纤维复合材料。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的碳纳米管/碳纤维复合材料在制备闪电防护材料中的应用。