[发明专利]具有增强特性的碳纳米管复合材料制备方法

摘要

本发明公开了一种具有增强特性的碳纳米管复合材料制备方法，碳纳米管(CNTs)和金属碳化物的复合材料包括螺旋状碳纳米管/金属碳化物复合纤维和薄膜。这种复合纤维是通过从碳纳米管阵列中牵引或扭曲碳纳米管来形成纺丝纤维，并浸入到一种金属前驱体溶液中，然后置于含有碳源气的还原气中加热生成的。与直接纺丝的纤维相比，具有增强特性的碳纳米管复合材料具有以下有益效果：1、具有更高的拉伸强度、电导率和拉伸模量；2、含有嵌入NbC薄膜中的碳纳米管阵列的平行带子的复合结构在沿着CNT轴向方向显示出增强的电导率和改进的超导性质；3、NbC/CNT复合薄膜的增强了的上临界磁场表明，NbC矩阵中CNTs内含物的降低了NbC的相干长度；4、纳米机械测试也证明了其在增强NbC/CNT复合薄膜的断裂韧度方面的潜在应用。

主权项

一种具有增强特性的碳纳米管复合材料制备方法，其特征在于：由连续排列的碳纳米管的阵列相互进行弯曲形成螺旋状的碳纳米管纤维，再涂敷一种包括水溶性金属前驱体、水溶性聚合物和适当溶剂的均匀溶液组成的涂敷溶液；其中，水溶性金属前驱体的金属选自钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钪、钇、铝、硅、镧系和锕系中的一种或者几种；水溶性聚合物选自分子量高于30000g/mol能在温度大于250度的高温中完全分解的聚乙烯亚胺及其衍生物，具体制备过程如下：步骤a、 制备涂敷溶液；步骤b、使用带有超滤膜的Amicon超滤系统将含有金属和聚乙烯亚胺的前驱体溶液进行过滤来除去分子量小于3000 g/mol的杂质；步骤c、 将涂敷溶液均匀地涂敷在连续排列的碳纳米管的阵列相互进行弯曲形成螺旋状的碳纳米管纤维内外侧上；步骤d、 将步骤c所述的碳纳米管纤维置于石英管式炉中在氩气和的氢气的合成气的还原气中加热，温度范围为250℃‑1300oC，加热时间的长短则根据需要沉积的薄膜厚度而定，加热持续到溶剂挥发和聚合物分解，加入碳源气并升高温度使得碳源气与金属反应生成金属碳化物，所述的碳源气包括烃类和醇类。