[发明专利]一种碳纳米管金属复合导电纤维的制备方法和产品及其应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米管金属复合导电纤维的制备方法和产品及其应用，包括，制备碳纳米管纤维；碳纳米管纤维过丙酮致密化处理，其中，采用冰浴降低温度，温度范围为0～20℃；碳纳米管纤维电镀处理，其中，电镀为脉冲电镀，电镀电流为49mA～70mA，电流导通时间为0.5～1S，断开时间为2S，循环次数为100～120次，电流密度范围为0.049～0.07A/cmsupgt;2/supgt;。本方法制备出性能优异的碳纳米管金属复合导线，具有轻质、高强、高电导率、高载流能力特点，可以降低变压器的质量，降低变压器的生产成本，提高变压器的寿命，市场需求大，应用范围广。

技术领域

本发明属于新型纳米复合材料领域，具体涉及到一种碳纳米管金属复合导电纤维的制备方法和产品及其应用。

背景技术

自从1991年日本科学家饭岛(lijima)在高分辨率电子显微镜下发现了碳纳米管(CNT)以后，这种具有独特一维纳米结构的新型材料就成为全球各国科学家研究的热点。由于碳纳米管中的碳原子采用SP2轨道杂化以及其独特的一维螺旋结构，使其拥有许多优异的性能，如极高的强度/模量、电导率、载流量、热导率和低密度，为了获得产量高、管径均匀、结构缺陷少、杂质含量低、成本相对低廉和操作方便的制备方法，人们进行了许多研究，并且发现了多种制备的方法。通常，制备CNTs的技术主要有三种，分别是：电弧放电法、激光蒸发法和化学气相沉积法(CVD法)。

目前，碳纳米管纤维最常见的合成方法为：湿法纺丝法、阵列抽丝法和化学气相沉积法。在这三种合成方法中，湿法纺丝法使用了表面活性剂及含有大量有机高分子的凝固浴，纤维中掺杂了大量有机杂质，制得的碳纳米管纤维的导电及导热性能均较差，不适合作为高导电纤维直接使用或作为基体进一步加工；而阵列抽丝法虽然制得的碳纳米管纤维导电性能优异，但是制备工艺复杂、成本昂贵、生产效率低，所以制备成本高，不适合大规模生产应用；与这两种方法相比，CVD法合成方法简单，产量高，能够规模化生产，而且成本也较低，所以CVD法是现在应用最为广泛的碳纳米管纤维合成方法。

随着生产力水平的不断提高和对高性能导电材料日益增长的需求，传统金属导电材料已经很难满足要求，无论是铝还是铜，都有强度低、质量重、载流量低、高频信号传输损耗高等缺点。

因此本领域亟需寻找一种轻质、高导、高强和高载流量的新型材料来代替传统金属导电材料，以满足未来航空航天、光纤电缆、汽车制造及各种移动设备的电子元器件更高水平的发展需求。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种碳纳米管金属复合导电纤维的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种碳纳米管金属复合导电纤维的制备方法，包括，制备碳纳米管纤维；碳纳米管纤维过丙酮致密化处理，其中，采用冰浴降低温度，温度范围为0～20℃；碳纳米管纤维电镀处理，其中，电镀为脉冲电镀，电镀电流为49mA～70mA，电流导通时间为0.5～1S，断开时间为2S，循环次数为100～120次，电流密度范围为0.049～0.07A/cm²。

作为本发明所述碳纳米管金属复合导电纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述制备碳纳米管纤维，包括，

采用无基底的注入式气相沉积生长方式，将碳源与催化剂前驱体直接注入反应腔体后，即可在高温反应区实现催化剂颗粒的生成、碳源的热解、碳原子的沉积与碳纳米管的结晶生长系列反应，生成的中空筒状碳纳米管气凝胶，被载流气体吹出反应区后，即可通过溶剂致密及加捻处理直接转变为碳纳米管纤维。