碳纳米管复合结构的制备方法技术

一种碳纳米管复合结构的制备方法，包括以下步骤：提供一悬空设置的碳纳米管层；提供一聚合物单体溶液和一氧化剂溶液；利用压力使所述聚合物单体溶液形成气态聚合物单体物质，使所述氧化剂溶液形成气态氧化剂物质；以及使该气态聚合物单体物质和气态氧化剂物质在所述碳纳米管层表面发生反应，形成碳纳米管复合结构。

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管复合结构的制备方法
本专利技术涉及一种碳纳米管复合结构的制备方法。
技术介绍
碳纳米管(CarbonNanotube,CNT)是一种由石墨烯片卷成的中空管状物，具有优异的力学、热学及电学性质，因此具有广阔的应用领域。由于单根碳纳米管的直径只有零点几个纳米至几十纳米，难于进行加工。为便于实际应用，人们尝试将大量碳纳米管作为原材料，制成具有较大尺寸的宏观结构。碳纳米管膜（CarbonNanotubeFilm,CNTFilm）就是这种宏观结构的具体形式之一。进一步，碳纳米管与其它材料例如聚合物等复合形成碳纳米管复合结构可以实现材料的优势互补或加强。现有技术中，碳纳米管膜与其它材料例如聚合物等复合时，一般会将碳纳米管膜浸入聚合物溶液里。然而，由于所述碳纳米管膜的厚度很薄，仅十几纳米，当将该碳纳米管膜浸入聚合物溶液中以制备碳纳米管复合结构时，很容易将碳纳米管膜破坏。
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的制备方法，该方法无需将碳纳米管层浸入溶液中，不会破坏碳纳米管层的结构。一种碳纳米管复合结构的制备方法，包括以下步骤：提供一悬空设置的碳纳米管层；提供一聚合物单体溶液和一氧化剂溶液；利用压力使所述聚合物单体溶液形成气态聚合物单体物质，使所述氧化剂溶液形成气态氧化剂物质；以及使该气态聚合物单体物质和气态氧化剂物质在所述碳纳米管层表面发生反应，形成碳纳米管复合结构。一种碳纳米管复合结构的制备方法，包括以下步骤：提供一悬空设置的碳纳米管层；提供一聚合物溶液；以及利用压力使所述聚合物溶液形成气态聚合物物质，该气态聚合物物质与所述碳纳米管层产生反应，形成碳纳米管复合结构。与现有技术相比，本专利技术提供的碳纳米管复合结构的制备方法中，将碳纳米管层置于气态物质中以便碳纳米管层与该气态物质复合，无需将碳纳米管层浸入溶液中，不会破坏碳纳米管层的结构，所述气态物质包括气态聚合物物质，或者同时包括气态聚合物单体物质和气态氧化剂物质。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装置的结构示意图。图2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流程图。图3为本专利技术第一实施例提供的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。图4为本专利技术第一实施例提供的碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。图5为本专利技术第一实施例提供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6为本专利技术第一实施例提供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7为本专利技术第一实施例提供的喷雾时间为1分钟的碳纳米管/聚苯胺复合结构的扫描电镜照片。图8为本专利技术第一实施例提供的喷雾时间为2分钟的碳纳米管/聚苯胺复合结构的扫描电镜照片。图9为本专利技术第一实施例提供的喷雾时间为3分钟的碳纳米管/聚苯胺复合结构的扫描电镜照片。图10为本专利技术第一实施例提供的喷雾时间为4分钟的碳纳米管/聚苯胺复合结构的扫描电镜照片。图11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装置的结构示意图。图12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流程图。主要元件符号说明反应室10上侧壁101下侧壁103左侧壁105右侧壁107排液孔102进气口104碳纳米管层106第一容器20第一端202第二端204第二容器22第三端222第四端224第一样品放置容器30第二样品放置容器32压力提供装置40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的制备方法作进一步的详细说明。请一并参见图1及图2，本专利技术第一实施例提供一种碳纳米管复合结构的制备方法，包括以下步骤：S10，提供一碳纳米管层106，该碳纳米管层106悬空设置于一反应室10内；S11，提供一聚合物单体溶液和一氧化剂溶液；S12，利用压力使所述聚合物单体溶液形成气态聚合物单体物质，使所述氧化剂溶液形成气态氧化剂物质，该气态聚合物单体物质和气态氧化剂物质与所述碳纳米管层106产生反应，形成碳纳米管复合结构。步骤S10中，所述碳纳米管层106包括多个均匀分布的碳纳米管，碳纳米管之间通过范德华力紧密结合。所述碳纳米管的延伸方向平行于碳纳米管层106的表面。相邻碳纳米管之间具有间隙。所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米~50纳米，所述双壁碳纳米管的直径为1.0纳米~50纳米，所述多壁碳纳米管的直径为1.5纳米~50纳米。所述碳纳米管层106还可以为由碳纳米管组成的纯结构。所述碳纳米管为无序或有序排列。这里的无序排列指碳纳米管的排列方向无规律，这里的有序排列指至少多数碳纳米管的排列方向具有一定规律。具体地，当碳纳米管层106包括无序排列的碳纳米管时，碳纳米管相互缠绕或者各向同性排列；当碳纳米管层106包括有序排列的碳纳米管时，碳纳米管沿一个方向或者多个方向择优取向排列。所述碳纳米管层106包括至少一碳纳米管拉膜、至少一碳纳米管絮化膜或至少一碳纳米管碾压膜。请参见图3，该碳纳米管拉膜包括多个首尾相连且沿拉伸方向择优取向排列的碳纳米管。所述碳纳米管均匀分布，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之间通过范德华力连接。一方面，首尾相连的碳纳米管之间通过范德华力连接，另一方面，平行的碳纳米管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。当所述碳纳米管层106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的排列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置时，可以提高碳纳米管复合结构的强度。本实施例中，所述碳纳米管层106为两层碳纳米管拉膜交叉设置，且相邻两层碳纳米管拉膜之间交叉的角度为90度。请参见图4，所述碳纳米管絮化膜为各向同性，其包括多个无序排列且均匀分布的碳纳米管。碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、相互缠绕。因此，碳纳米管絮化膜具有很好的柔韧性，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。请参见图5和图6，所述碳纳米管碾压膜包括均匀分布的碳纳米管，碳纳米管沿同一方向或不同方向择优取向排列。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与碳纳米管碾压膜的表面成一夹角α，其中，α大于等于零度且小于等于15度(0≤α≤15°)。优选地，所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管平行于碳纳米管碾压膜的表面。依据碾压的方式不同，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管具有不同的排列形式。请参见图5，碳纳米管在碳纳米管碾压膜中可沿一固定方向择优取向排列；请参见图6，碳纳米管碾压膜中的碳纳米管可沿不同方向择优取向排列。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管部分交叠。所述碳纳米管碾压膜中碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使得该碳纳米管碾压膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。且由于碳纳米管碾压膜中的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管碾压膜具有良好的自支撑性能。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管复合结构的制备方法，包括以下步骤：提供一悬空设置的碳纳米管层；提供一聚合物单体溶液和一氧化剂溶液；利用压力使所述聚合物单体溶液形成气态聚合物单体物质，使所述氧化剂溶液形成气态氧化剂物质；以及使该气态聚合物单体物质和气态氧化剂物质在所述碳纳米管层表面发生反应，形成碳纳米管复合结构。

【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：提供一悬空设置的碳纳米管层；提供一聚合物单体溶液和一氧化剂溶液；利用压力使所述聚合物单体溶液形成气态聚合物单体物质，使所述氧化剂溶液形成气态氧化剂物质；以及使该气态聚合物单体物质和气态氧化剂物质在所述碳纳米管层表面发生反应，形成碳纳米管复合结构。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，所述碳纳米管层通过间隔的两个支撑体或一环状载体悬空设置于一反应室内。3.如权利要求2所述的碳纳米管复合结构的制备方法，其特征在于，所述反应室包括相对的两个侧壁及一下侧壁，所述碳纳米管层具有相对的两个表面，所述碳纳米管层固定于一方型金属框上，该方型金属框垂直于反应室的下侧壁且碳纳米管层的两个表面分别正对着反应室的两个侧壁。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，所述碳纳米管层包括至少一碳纳米管拉膜、至少一碳纳米管絮化膜或至少一碳纳米管碾压膜。5.如权利要求4所述的碳纳米管复合结构的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层包括至少两层重叠设置的碳纳米管拉膜时，相邻两层碳纳米管拉膜中的碳纳米管的排列方向之间形成一夹角α，0≤α≤90度。6.如权利要求5所述的碳纳米管复合结构的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层为两层碳纳米管拉膜交叉设置，且相邻两层碳纳米管拉膜之间交叉的角度为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，所述聚合物单体溶液放置于一第一样品放置容器中，该第一样品放置容器位于一第一容器的上方并与该第一容器连接，所述第一聚合物单体溶液由第一样品放置容器进入第一容器内。8.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹燕利，刘长洪，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