碳纳米管复合结构及其制备方法技术

一种碳纳米管复合结构的制备方法，包括以下步骤：将一碳纳米管结构放在一基底的第一表面；提供一单体溶液，该单体溶液包括单体，并将该单体溶液涂覆至所述碳纳米管结构上；使所述单体聚合，得到碳纳米管复合结构；以及去除所述基底。

Carbon nanotubes composite structure and its preparation method

The preparation method of a carbon nanotube composite structure includes the following steps: placing a carbon nanotube structure on the first surface of a substrate; providing a monomer solution, which includes a monomer, and coating the monomer solution on the carbon nanotube structure; and polymerizing the monomer to obtain a carbon nanotube composite structure; And removing the substrate.

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管复合结构及其制备方法
本专利技术涉及一种碳纳米管复合结构及其制备方法。
技术介绍
自九十年代初以来，以碳纳米管为代表的纳米材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔的应用前景不断显现出来。例如，由于碳纳米管所具有的独特的电磁学、光学、力学、化学等性能，大量有关其在场发射电子源、传感器、新型光学材料、软铁磁材料等领域的应用研究不断被报道。目前碳纳米管与聚合物的复合可以通过两种方式进行。第一种方式，将碳纳米管分散在有机溶剂中形成碳纳米管分散液，该碳纳米管分散液与聚合物单体溶液混合并进行原位聚合。由于碳纳米管在有机溶剂中容易团聚，分散性差，导致碳纳米管与聚合物复合不均匀，影响最终产品的一致性。第二种方式，将聚合物完全熔融后，通过浇注的方式与碳纳米管复合，待熔融的聚合物冷却后形成碳纳米管复合结构。熔融后的聚合物粘性大，导致碳纳米管在熔融的聚合物中分散性差，依然影响最终产品的一致性。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种碳纳米管复合结构及其制备方法，该方法提高了碳纳米管与聚合物复合的均匀性。一种碳纳米管复合结构的制备方法，包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一第一表面，该第一表面是纳米级平整的表面；将一碳纳米管结构设置在所述第一表面上，该碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管与所述第一表面直接接触；将一单体溶液涂覆至所述碳纳米管结构；使所述单体聚合，在涂覆所述单体溶液和使单体聚合的过程中，所述多个碳纳米管始终与所述第一表面直接接触；以及去除所述基底。一种碳纳米管复合结构，包括多个碳纳米管和一聚合物，该多个碳纳米管分散于所述聚合物中，其特征在于，所述碳纳米管复合结构具有一纳米级平整的表面，所述多个碳纳米管的部分表面至该纳米级平整的表面的距离为大于等于零且小于等于30纳米。一种碳纳米管复合结构的制备方法，包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一第一表面，该第一表面是纳米级平整的表面；将一碳纳米管结构设置在所述第一表面上形成一预制体，该碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管与所述第一表面直接接触；将两个所述预制体间隔设置在一基板上，所述两个预制体和该基板封装成具有一开口的模具，两个预制体上的碳纳米管结构相对设置且均位于该模具的内部；将一单体溶液从模具的开口注入该模具的内部；使所述单体聚合，在注入所述单体溶液和使单体聚合的过程中，所述多个碳纳米管始终与所述第一表面直接接触；去除所述基底和基板。与现有技术相比，本专利技术将碳纳米管结构设置在一纳米级平整的基底上，然后将聚合物单体溶液涂覆在碳纳米管结构上，由于聚合物单体溶液的粘性小，流动性好，可以均匀分布在所述碳纳米管结构中，当固化所述单体使其聚合时，所得到的碳纳米管复合结构中，碳纳米管具有良好的分散性。进一步，去除基底后，得到纳米级平整的碳纳米管复合结构，并且碳纳米管在聚合物中部分暴露，提高了碳纳米管复合结构的导电性。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的碳纳米管复合结构的制备方法的工艺流程图。图2为本专利技术第一实施例使用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。图3为本专利技术第一实施例使用的碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。图4为本专利技术第一实施例使用的包括多个沿同一方向择优取向排列的碳纳米管的碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。图5为本专利技术第一实施例使用的包括多个沿不同方向择优取向排列的碳纳米管的碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。图6为本专利技术第一实施例提供的CNT/PI复合结构第四表面的SEM照片。图7为本专利技术第一实施例提供的CNT/PI复合结构第四表面涂覆1纳米厚的金膜后的SEM照片。图8为本专利技术第一实施例提供的CNT/PI复合结构第四表面的AFM(原子力显微镜)照片。图9为本专利技术第一实施例提供的CNT/PI复合结构第四表面涂覆3纳米厚的金膜后的AFM照片。图10为本专利技术第二实施例提供的碳纳米管复合结构的制备方法的工艺流程图。图11为本专利技术第三实施例提供的碳纳米管复合结构的制备方法的工艺流程图。图12为本专利技术第四实施例提供的碳纳米管复合结构的制备方法的工艺流程图。主要元件符号说明基底100第一表面102碳纳米管结构110第二表面112间隙116碳纳米管118接触表面117第三表面114单体溶液140聚合物120下表面122碳纳米管复合结构130，160，170，180第四表面132石墨烯层150预制体172基板174模具176容器182如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术提供的碳纳米管复合结构及其制备方法作进一步的详细说明。请参见图1，本专利技术第一实施例提供一种碳纳米管复合结构130的制备方法，包括以下步骤：S1，将一碳纳米管结构110设置在一基底100的第一表面102，该碳纳米管结构110具有相对的第二表面112和第三表面114，该第三表面114与基底100的第一表面102直接接触；S2，提供一单体溶液140，该单体溶液140是将单体分散至有机溶剂中形成，并将该单体溶液140涂覆至所述碳纳米管结构110；S3，使所述单体聚合；S4，去除所述基底100，得到碳纳米管复合结构130。步骤S1中，所述碳纳米管结构110包括多个均匀分布的碳纳米管118，相邻碳纳米管118之间具有间隙116。该多个碳纳米管118平行于碳纳米管结构110的第二表面112和第三表面114，该多个碳纳米管118也平行于基底100的第一表面102，并且碳纳米管118之间通过范德华力紧密结合。所述碳纳米管118包括单壁碳纳米管118、双壁碳纳米管118及多壁碳纳米管118中的一种或多种。所述单壁碳纳米管118的直径为0.5纳米～50纳米，所述双壁碳纳米管118的直径为1.0纳米～50纳米，所述多壁碳纳米管118的直径为1.5纳米～50纳米。所述碳纳米管结构110是由碳纳米管118组成的纯结构。所述碳纳米管118为无序或有序排列。这里的无序排列指碳纳米管118的排列方向无规律，这里的有序排列指至少多数碳纳米管118的排列方向具有一定规律。具体地，当碳纳米管结构110包括无序排列的碳纳米管118时，碳纳米管118相互缠绕或者各向同性排列；当碳纳米管结构110包括有序排列的碳纳米管118时，碳纳米管118沿一个方向或者多个方向择优取向排列。所述碳纳米管结构110可以为碳纳米管拉膜、碳纳米管絮化膜或者碳纳米管碾压膜。请参见图2，所述碳纳米管拉膜包括多个首尾相连且沿同一方向延伸的碳纳米管118。所述碳纳米管118均匀分布，且平行于碳纳米管拉膜表面。所述碳纳米管拉膜中的碳纳米管118之间通过范德华力连接。一方面，首尾相连的碳纳米管118之间通过范德华力连接，另一方面，平行的碳纳米管118之间部分亦通过范德华力结合，故，该碳纳米管拉膜具有一定的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂，且具有良好的自支撑性能。所述碳纳米管拉膜可通过直接拉伸一碳纳米管阵列获得。当所述碳纳米管结构110包括至少两层重叠设置的碳纳米管拉膜时，相邻的碳纳米管拉膜之间通过范德华力紧密结合。进一步，相邻两层碳纳米管拉膜中的碳纳米管118的延伸方向之间形成一夹角α，0≤α≤90度，具体可依据实际需求而进行调整。所述至少两层碳纳米管拉膜交叉重叠设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管复合结构的制备方法，包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一第一表面，该第一表面是纳米级平整的表面；将一碳纳米管结构设置在所述第一表面上，该碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管与所述第一表面直接接触；将一单体溶液涂覆至所述碳纳米管结构上；使所述单体聚合，在涂覆所述单体溶液和使单体聚合的过程中，所述多个碳纳米管始终与所述第一表面直接接触；以及去除所述基底。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管复合结构的制备方法，包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一第一表面，该第一表面是纳米级平整的表面；将一碳纳米管结构设置在所述第一表面上，该碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管与所述第一表面直接接触；将一单体溶液涂覆至所述碳纳米管结构上；使所述单体聚合，在涂覆所述单体溶液和使单体聚合的过程中，所述多个碳纳米管始终与所述第一表面直接接触；以及去除所述基底。2.如权利要求1所述的碳纳米管复合结构的制备方法，其特征在于，所述多个碳纳米管首尾相连且沿同一方向延伸。3.如权利要求1所述的碳纳米管复合结构的制备方法，其特征在于，相邻碳纳米管之间具有间隙，在涂覆所述单体溶液的过程中，该单体溶液通过所述间隙渗透至所述第一表面。4.如权利要求1所述的碳纳米管复合结构的制备方法，其特征在于，所述多个碳纳米管平行与所述第一表面。5.如权利要求1所述的碳纳米管复合结构的制备方法，其特征在于，所述基底的材料是蓝宝石、单晶石英、氮化镓、砷化镓、石墨烯、硅或者聚合物。6.如权利要求1所述的碳纳米管复合结构的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管结构包括多层重叠设置的碳纳米管膜，每一层碳纳米管膜包括多个沿同一方向延伸的碳纳米管，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向形成一交叉角度，该交叉角度大于等于0并且小于等于90度。7.如权利要求1所述的碳纳米管复合结构的制备方法，其特征在于，所述基底是硅片，所述单体溶液是聚酰胺酸溶液，所述聚合物是聚酰亚胺。8.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁文，王振合，柳鹏，杨士勇，姜开利，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11