[发明专利]自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧及其制法与应用

权利要求书

1.一种自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧的制备方法，其特征在于包括：

提供碳纳米管纤维；

采用物理缠绕的方式将所述碳纳米管纤维施加于具有螺纹结构的模板上；

以及，将所获缠绕有碳纳米管纤维的模板置于化学气相沉积设备的反应腔室中，之后于惰性气氛下，向所述反应腔室内通入碳源和还原性气体；使所述反应腔室升温，并使所述碳源于900~1250℃进行热分解形成无定型石墨碳，并在碳纳米管纤维表面进行沉积，从而获得具有螺旋弹簧结构的自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳源选自甲烷、乙烯、乙炔、乙醇、甲苯中的任意一种或两种以上的组合；向所述反应腔室通入所述碳源的速率为10~100sccm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述还原性气体为氢气；向所述反应腔室通入所述还原性气体的速率为20~100sccm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：沉积所述无定型石墨碳的时间为5~30min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述无定型石墨碳为无规则石墨晶格的石墨纳米片。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述具有螺纹结构的模板选自石英模板；所述具有螺纹结构的模板的螺纹直径为0.5~10mm，螺距为0.2~2mm。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述具有螺纹结构的模板为石英螺柱。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管纤维为未经过加捻的窄带，窄带宽度50~5000μm。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧与具有螺纹结构的模板有相同的螺纹和螺距。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在所述无定型石墨碳的沉积完成后，将沉积有无定型石墨碳的碳纳米管纤维从具有螺纹结构的模板上进行分离，从而获得所述自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧。

11.由权利要求1-10中任一项所述方法制备的自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧，所述自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧包括碳纳米管纤维以及无序石墨碳颗粒，所述无序石墨碳颗粒分布于所述碳纳米管纤维的表面，所述自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧具有螺旋结构。

12.由权利要求1-10中任一项所述方法制备的自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧，所述自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧包括碳纳米管纤维以及无序石墨碳层，所述无序石墨碳层分布于所述碳纳米管纤维的表面，所述自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧具有螺旋结构。

13.根据权利要求11或12所述的自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧，其特征在于：所述自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧的胡克系数为1.4~2.5，螺距为0.2~2mm。

14.权利要求11-13中任一项所述的自支撑无序石墨碳/碳纳米管复合弹簧于可穿戴领域中的用途。