用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，属于3D打印材料领域。其制备方法为将活性官能团碳纳米管分散液、金属纳米粉末缓慢加入到Nafion溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，根据实际需要调整浓度，即可得到用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液。本发明专利技术具有低成本的、易实现规模化3D打印碳纳米管/金属的纳米材料的特点，且打印的产品具备实用化前景和商业价值。

Preparation method of carbon nanotube / metal mixed solution for 3D printing

The invention relates to a preparation method of carbon nanotube / metal mixed solution for 3D printing, belonging to the field of 3D printing materials. The preparation method is that the active functional group carbon nanotube dispersing solution and the metal nano powder are slowly added into the Nafion solution to form a mixed solution. After the ultrasonic 30~60 minutes, the magnetic force is stirred for 24~48 hours to make the mixture fully mixed. The carbon nanotube / metal mixed solution used in 3D printing can be obtained according to the actual needs. . The invention has the characteristics of low cost, easy to realize scale 3D printing carbon nanotube / metal nanomaterials, and the printed products have the practical prospect and commercial value.

【技术实现步骤摘要】
用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法
本专利技术属于3D打印材料领域，具体涉及一种用于3D喷墨打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法以及在3D打印中的应用。
技术介绍
碳纳米管具有特殊的管状材料，具有良好的导电性能，碳纳米管易于嵌入不同材料之间形成桥联作用，可以形成三维导电网络结构。纳米结构的金属材料，具有很好的催化性能，可以在催化、光电能源转换等领域具有很好的应用。但由于纳米材料粒径小，质量轻，不易于成型制造，不能更好的满足工业化的需要。3D打印技术，是依据三维CAD设计数据，将材料逐层累加起来制造物体的技术；也可以具体理解为采用打印头、喷嘴或其他打印技术沉积材料来制造物体的技术。3D打印技术大大拓展了材料成型的方法。将碳纳米管和金属纳米粉末形成的混合溶液加入到3D打印的溶液腔中，通过液滴形式一滴滴的3D打印成型。值得强调的是，该制备方法及条件都非常简单，易实现规模化3D打印成型生产，且打印的产品具备实用化前景和商业价值。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于3D喷墨打印的碳纳米管/金属复合材料的制备方法以及在3D打印领域的应用。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1.用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，包括如下步骤：（1）提供碳纳米管、金属纳米粉末、5wt%的Nafion溶液；（2）用Hummers法处理碳纳米管，配成活性官能团碳纳米管分散液；（3）将活性官能团碳纳米管分散液、金属纳米粉末缓慢加入到Nafion溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，根据实际需要调整浓度，得到用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液。进一步，所述步骤（1）的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管的一种或几种。进一步，所述步骤（1）的金属纳米粉末为金、银、铂、钴、钯、镍、铜和铝纳米粉末中的一种或几种，金属纳米粉末的尺寸为80-100nm。进一步，所述步骤（2）的用Hummers法处理碳纳米管，包含以下步骤：a)将体积份数为23份的浓硫酸倒入烧瓶中，将烧瓶置于冰浴中；b)往有浓硫酸的烧瓶中缓慢加入质量份数1份碳纳米管、0.5份硝酸钠，形成悬浮液，保持搅拌3-8分钟；c)缓慢加入质量份数为3份高锰酸钾，保持温度小于20摄氏度，搅拌反应2-3小时；d)移去冰浴，温度升至35摄氏度，继续搅拌30-50分钟；加入体积份数为46份的去离子水，继续搅拌20分钟；加入浓度为30%的双氧水还原残留的高锰酸钾和二氧化锰；e)对溶液进行过滤，并用稀盐酸和水各洗涤3次；f)将在滤纸上的剩余固体重新溶于水中，通过渗析法去除溶液中残余的盐、酸、氧化剂形成活性官能团碳纳米管分散液；g)调整活性官能团碳纳米管分散液的浓度；h)所述的体积份数和质量份数的比例为1mL：1g。进一步，所述步骤（3）的活性官能团碳纳米管分散液中的碳纳米管与金属纳米粉末的质量比为10:1~1:10，活性官能团碳纳米管分散液中的碳纳米管与Nafion溶液中Nafion的质量比为2:1~10:1。进一步，所述步骤（3）的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的浓度为10~20mg/mL。2.本专利技术的有益效果在于：本专利技术公开了一种有效的、低成本的、易实现规模化3D打印碳纳米管/金属的纳米材料，且打印的产品具备实用化前景和商业价值。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为实施例1的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液。图2为实施例1的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液旋涂后的SEM图。图3为实施例1的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液进行3D打印1层到6层的效果图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例11）首先用Hummers法处理多壁碳纳米管：a)将23mL的浓硫酸倒入烧瓶中，将烧瓶置于冰浴中；b)往有浓硫酸的烧瓶中缓慢加入1g碳纳米管、0.5g硝酸钠，形成悬浮液，保持搅拌3-8分钟；c)缓慢加入3g高锰酸钾，保持温度小于20摄氏度，搅拌反应2-3小时；d)移去冰浴，温度升至35摄氏度，继续搅拌30-50分钟；加入46mL的去离子水，继续搅拌20分钟；加入浓度为30%的双氧水还原残留的高锰酸钾和二氧化锰；e)对溶液进行过滤，并用稀盐酸和水各洗涤3次；f)将在滤纸上的剩余固体重新溶于水中，通过渗析法去除溶液中残余的盐、酸、氧化剂形成活性官能团碳纳米管分散液；g)调整活性官能团碳纳米管分散液的浓度为10mg/mL。2）利用纳米研磨系统处理金属铝粉末，得到尺寸为100nm的金属铝纳米粉末。3）将10mL的活性官能团碳纳米管分散液、2mg金属纳米粉末缓慢加入到20mg的5wt%的Nafion水溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，调整用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的浓度为10mg/mL。配好的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液如图1所示。混合溶液旋涂在基片上，在电镜下可以观察到碳纳米管和一些小金属纳米颗粒，其SEM图像如图2所示。将混合溶液加入到3D打印机的溶液腔中，控制出液滴的体积和速度，控制需要打印的图案，打印在玻璃片上。图3所示为打印在玻璃片上的1层到6层的效果图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）提供碳纳米管、金属纳米粉末、5wt%的Nafion溶液；（2）用Hummers法处理碳纳米管，配成活性官能团碳纳米管分散液；（3）将活性官能团碳纳米管分散液、金属纳米粉末缓慢加入到Nafion溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，根据实际需要调整浓度，得到用于3D喷墨打印的碳纳米管/金属混合溶液。

【技术特征摘要】
1.用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）提供碳纳米管、金属纳米粉末、5wt%的Nafion溶液；（2）用Hummers法处理碳纳米管，配成活性官能团碳纳米管分散液；（3）将活性官能团碳纳米管分散液、金属纳米粉末缓慢加入到Nafion溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，根据实际需要调整浓度，得到用于3D喷墨打印的碳纳米管/金属混合溶液。2.根据权利要求1所述的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管的一种或几种。3.根据权利要求1所述的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的金属纳米粉末为金、银、铂、钴、钯、镍、铜和铝纳米粉末中的一种或几种，金属纳米粉末的尺寸为80-100nm。4.根据权利要求1所述的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的用Hummers法处理碳纳米管，包含以下步骤：a)将体积份数为23份的浓硫酸倒入烧瓶中，将烧瓶置于冰浴中；b)往有浓硫酸的烧瓶中...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪敏，庞墉，罗宇峰，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50