尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法及碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法技术

尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法及碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法。本申请涉及尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法，该方法通过调整纳米金属颗粒的尺寸以及纳米金属颗粒与原始碳纳米管的体积比，使得纳米金属颗粒镀覆到酸化处理后的碳纳米管表面以后纳米金属颗粒的分布满足所需碳纳米管的尺寸分布规律，再通过调整微波放电的功率和时间，使镀覆有纳米金属颗粒处的碳纳米管被击穿，即得到分散性好的所需尺寸分布的碳纳米管。本申请还涉及利用上述方法得到的碳纳米管制备铝基复合材料的方法。材料的方法。材料的方法。

【技术实现步骤摘要】
尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法及碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及碳纳米管
，特别是涉及尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法及碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]碳纳米管是由sp2杂化形成的C＝C共价键组成的一维碳材料，具有极高的模量、强度和韧性，单根碳纳米管的杨氏模量可达1.8TPa，拉伸强度可达6.0GPa，在断裂前可以发生15％的抗拉应变。碳纳米管制备方法主要有电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法以及聚合反应合成法等。上述方法虽然能够制备得到碳纳米管，但制备出的碳纳米管之间存在比较强的范德华力，且长径比较大，很容易缠绕在一起或者团聚成束，无法对碳纳米管的尺寸分布进行控制，限制了其应用。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对传统制备方法得到的碳纳米管容易团聚且无法对碳纳米管的尺寸分布进行控制的问题，提供一种分散性好的尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法。
[0004]一种尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：
[0005]提供原始碳纳米管和纳米金属颗粒；
[0006]根据所需碳纳米管的尺寸分布规律，调整所述纳米金属颗粒的尺寸以及所述纳米金属颗粒与所述原始碳纳米管的体积比；
[0007]将所述原始碳纳米管进行酸化处理，在酸化处理后的碳纳米管表面镀覆所述纳米金属颗粒；
[0008]对镀覆有纳米金属颗粒的碳纳米管进行微波等离子放电处理，调整微波放电的功率和时间，以使镀覆有纳米金属颗粒处的碳纳米管被击穿，得到所需尺寸分布的碳纳米管。
[0009]在其中一个实施例中，所述原始碳纳米管的长度为0.5μm～500μm。
[0010]在其中一个实施例中，所需碳纳米管的尺寸分布规律为：平均长度为100nm～1000nm的碳纳米管和平均长度为1μm～100μm的碳纳米管按照1:1～10:1的体积比分布。
[0011]在其中一个实施例中，所述纳米金属颗粒的尺寸在0.1nm～300nm范围内可调。
[0012]在其中一个实施例中，所述纳米金属颗粒相对所述原始碳纳米管的体积含量在0.1％～80％范围内可调。
[0013]在其中一个实施例中，所述微波放电的功率在0.01mW/cm3～300mW/cm3范围内可调；所述微波放电的时间在0.1～30秒范围内可调。
[0014]在其中一个实施例中，所述酸化处理使用的酸液为硝酸、硫酸或硫酸和硝酸的混合物，所述酸化处理的时间为2～10小时。
[0015]在其中一个实施例中，所述纳米金属颗粒为金、银、铜、铁、钨、锡、铝或钛。
[0016]在其中一个实施例中，所述镀覆采用的方法为化学镀、喷雾热解、电镀、化学气相
沉积、物理气相沉积、蒸镀或离子溅射。
[0017]上述尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法，通过调整纳米金属颗粒的尺寸以及纳米金属颗粒相对原始碳纳米管的体积含量，使得纳米金属颗粒镀覆到酸化处理后的碳纳米管表面以后纳米金属颗粒的分布满足所需碳纳米管的尺寸分布规律，再通过调整微波放电的功率和时间，使镀覆有纳米金属颗粒处的碳纳米管被击穿，即得到分散性好的所需尺寸分布的碳纳米管。
[0018]上述方法可以实现长短碳纳米管任意比例的搭配组合，且由于击穿处镀覆有金属颗粒，可进一步提高碳纳米管与金属接触相界的相容性，增强碳纳米管与金属基体间的润湿性，减少碳纳米管的团聚，实现不同长度碳纳米管混杂增强金属基复合材料的制备。
[0019]因此，本申请还提供一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，具体方案如下：
[0020]一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021]采用上述任一项所述的制备方法制备得到所需尺寸分布的碳纳米管；
[0022]将所需尺寸分布的碳纳米管和铝基粉体混合均匀，烧结，得到碳纳米管增强铝基复合材料。
[0023]在其中一个实施例中，所需尺寸分布的碳纳米管由平均长度为100nm～1000nm的碳纳米管和平均长度为1μm～100μm的碳纳米管按照1:1～10:1的体积比分布。
[0024]在其中一个实施例中，所述碳纳米管增强铝基复合材料中碳纳米管的体积含量为0.1％～30％。
[0025]在其中一个实施例中，所述烧结采用的方法选自热压、等离子活化烧结、等静压、真空烧结及气氛烧结中的至少一种。
[0026]在其中一个实施例中，在所述烧结的步骤之后还包括后加工处理的步骤，所述后加工处理的方法选自热压、热挤压及锻造中的至少一种。
[0027]上述碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，可以根据需要，实现不同尺寸碳纳米管混杂增强铝基复合材料，且制备方法简单、控制容易，可以应用于实际工业生产。
附图说明
[0028]图1为化学镀铜前的碳纳米管的TEM图；
[0029]图2为化学镀铜后的碳纳米管的TEM图；
[0030]图3为碳纳米管体积含量为2.5％的铝基复合材料与基体的应力应变图；
[0031]图4为喷雾热解法制备的表面镀W的碳纳米管的SEM图。
具体实施方式
[0032]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0033]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0034]一实施方式的尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法，包括以下步骤S110～S140：
[0035]S110、提供原始碳纳米管和纳米金属颗粒。
[0036]其中，原始碳纳米管为单根碳纳米管，长度为0.5μm～500μm。
[0037]进一步的，原始碳纳米管的长度为20μm～30μm、80μm～100μm。
[0038]可以理解，原始碳纳米管的长度可以根据所需碳纳米管的尺寸分布规律进行调整，而不限于以上限制的范围。
[0039]纳米金属颗粒为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铁(Fe)、钨(W)、锡(Sn)、铝(Al)或钛(Ti)。
[0040]纳米金属颗粒的尺寸为0.1nm～300nm。
[0041]进一步的，纳米金属颗粒的尺寸为5nm～10nm。
[0042]可以理解，纳米金属颗粒的尺寸可以根据所需碳纳米管的尺寸分布规律进行调整，而不限于以上限制的范围。
[0043]S120、根据所需碳纳米管的尺寸分布规律，调整纳米金属颗粒的尺寸以及纳米金属颗粒相对原始碳纳米管的体积含量。
[0044]纳米金属颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供原始碳纳米管和纳米金属颗粒；根据所需碳纳米管的尺寸分布规律，调整所述纳米金属颗粒的尺寸以及所述纳米金属颗粒相对所述原始碳纳米管的体积含量；将所述原始碳纳米管进行酸化处理，在酸化处理后的碳纳米管表面镀覆所述纳米金属颗粒；对镀覆有纳米金属颗粒的碳纳米管进行微波等离子放电处理，调整微波放电的功率和时间，以使镀覆有纳米金属颗粒处的碳纳米管被击穿，得到所需尺寸分布的碳纳米管。2.根据权利要求1所述的尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述原始碳纳米管的长度为0.5μm～500μm。3.根据权利要求1所述的尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法，其特征在于，所需碳纳米管的尺寸分布规律为：平均长度为100nm～1000nm的碳纳米管和平均长度为1μm～100μm的碳纳米管按照1:1～10:1的体积比分布。4.根据权利要求3所述的尺寸分布可控的碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述纳米金属颗粒的尺寸在0.1nm～300nm范围内可调；所述纳米金属颗粒相对所述原始碳纳米管的体积含量在0.1％～80％范围内可调。5.根据权利要求1～4任一项所述的尺寸分布可控的碳纳米管的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍瑞，曹柳絮，蒋兆汝，刘春轩，戴青松，邱敬文，吴云，
申请(专利权)人：湖南金天铝业高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：