阵列碳纳米管泡沫金属复合基板的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种阵列碳纳米管泡沫金属复合基板的制备方法及应用，属于功能材料技术领域。具体包括生长阵列碳纳米管及对其表面作等离子体处理，清洗泡沫金属基底，使用压片机施加合适的正压力将阵列碳纳米管与泡沫金属力学复合，即可得到阵列碳纳米管泡沫金属复合基板。与传统的储能器件电极材料如泡沫金属相比，本发明专利技术方法制备的碳纳米管基复合基板大幅提升了电极的比表面积，解决了活性物质与导电网络接触不良、黏附不牢固容易脱落等问题，增加了电极体系的结构稳定性及柔韧性，同时提高了电极的抗冲击能力及安全性。将制备得到的阵列碳纳米管泡沫金属复合基板用于超级电容器领域，制备得到的电极具有超高的循环稳定性。

Preparation and application of matrix carbon nanotube foam metal composite substrate

The invention discloses a preparation method and application of an array carbon nanotube foam metal composite substrate, which belongs to the technical field of functional materials. It includes the growth of the array of carbon nanotubes and the plasma treatment of the surface, cleaning the foam metal substrate, and applying the suitable positive pressure of the tablet pressing machine to compounded the carbon nanotube array and foam metal mechanics, and then we can get the array carbon nanotube foam metal composite substrate. Compared with conventional energy storage device electrode materials such as metal foam, preparation method of the invention, the carbon nanotube based composite substrate increases the specific surface area of electrode active material and conductive network to solve the contact and adhesion is not strong easy to fall off, increase the structural stability and flexibility of the electrode system, and improve the the anti impact ability and safety of electrode. The prepared array carbon nanotube foam metal composite substrate is used in the field of supercapacitor. The prepared electrode has super high cyclic stability.

【技术实现步骤摘要】
阵列碳纳米管泡沫金属复合基板的制备方法及应用
本专利技术属于功能材料领域，具体涉及一种阵列碳纳米管泡沫金属复合基板的制备方法以及该复合基板在能源器件中的应用。
技术介绍
在储能器件的应用中，泡沫金属因其密度小、孔隙率高、比表面积大等特点而常被用作电极基板；其网状结构可以为活性物质提供良好的导电与支撑，其开孔的三维结构可作为电解液通道，有利于离子传输。然而，传统的泡沫金属亲水性较差，使黏附其之上的活性物质与其空隙间流通的电解液无法充分反应，导致电极容量低下。在电极器件的制备及使用过程中，因活性物质与泡沫金属的黏附强度不够，影响了器件的稳定性运行，循环寿命受限。碳纳米管因其超高的长径比（10，000~100，0000）而具有传统材料所无法比拟的高比表面积（100~2300），力学柔韧性、高导电性等优异性能。特别是通过基板生长法，将碳纳米管制备成垂直于基板生长的阵列碳纳米管宏观集合体（MacroscopicAssembly）并应用于电子器件或能源器件时，其有序的排列结构有助于电子传输速度的加快及电极位点活性的提升。加之其超高的比表面积与阵列形态更有助于电解液的浸润，增加了电极体系内活性物质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列碳纳米管泡沫金属复合基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，清洗泡沫金属，除去表面氧化物；水洗后放入真空干燥箱烘干备用；步骤2，使用化学气相沉积法生长阵列碳纳米管，精确调控其高度至高于所选泡沫金属厚度；使用等离子体刻蚀对阵列碳纳米管表面进行处理，除去阵列碳纳米管表面缠绕物，得到针状结构；步骤3，将步骤2所得阵列碳纳米管的顶端或底端垂直置于步骤1所得泡沫金属基底上方或下方，放入压片机中进行压合处理。

【技术特征摘要】
1.一种阵列碳纳米管泡沫金属复合基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，清洗泡沫金属，除去表面氧化物；水洗后放入真空干燥箱烘干备用；步骤2，使用化学气相沉积法生长阵列碳纳米管，精确调控其高度至高于所选泡沫金属厚度；使用等离子体刻蚀对阵列碳纳米管表面进行处理，除去阵列碳纳米管表面缠绕物，得到针状结构；步骤3，将步骤2所得阵列碳纳米管的顶端或底端垂直置于步骤1所得泡沫金属基底上方或下方，放入压片机中进行压合处理。2.根据权利要求1所述的阵列碳纳米管泡沫金属复合基板的制备方法，其特征在于：步骤1中，泡沫金属基底的金属为铜、镍、银、铁、铜合金、镍合金或铝合金。3.根据权利要求1所述的阵列碳纳米管泡沫金属复合基板的制备方法，其特征在于：步骤1中，泡沫金属基底上孔隙率90％-95％，孔径大小0.15-6mm。4.根据权利要求1所述的阵列碳纳米管泡沫金属复合基板的制备方法，其特征在于：步骤2中，阵列碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鸣，高翔，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42