一种长线碳纳米管纤维与金刚石复合材料制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种长线碳纳米管纤维与金刚石复合材料制备装置，包括一电泳共沉积组件、一烘干组件和一复合组件。本实用新型专利技术零部件较少，基本无易损件，操作过程简单可控，自动化程度高，使用寿命长，运转可靠。用本实用新型专利技术可以在较短的时间内实现复合材料的连续制备，且制备过程快速高效，所得复合物中碳纳米管纤维与金刚石之间为化学键合，键合牢固。键合牢固。键合牢固。

【技术实现步骤摘要】
一种长线碳纳米管纤维与金刚石复合材料制备装置


[0001]本技术具体涉及一种长线碳纳米管纤维与金刚石复合材料制备装置。

技术介绍

[0002]碳纳米管纤维是一种性能优异纤维材料，具有传统纤维不具备的机械特性、物理化学特性、热传导性能、电传导性能等，在能源、电子、工具器件等领域具有巨大潜力。金刚石硬度高、熔点高且耐磨性出色，将金刚石以电泳共沉积的方式在碳纳米管纤维表面均匀粘附；通过瞬时焦耳热方式实现瞬间高温，实现碳纳米管由SP2的杂化方式向金刚石SP3杂化方式的转化，来达到以化学键固结金刚石磨粒的目的。所得复合材料既具有金刚石的高硬度又具有碳纳米管纤维的高强度和高韧性。
[0003]传统金刚石与普通纤维丝主要通过粘结剂实现，其复合材料韧性差、易断裂，表面金刚石分散性差，加工效果差；而目前文献中的金刚石与碳纳米管纤维复合大多数为短线复合，且复合步骤繁琐，中间过程对金刚石与碳纳米管纤维复合影响较大，只适合于基础实验室研究。
[0004]长线碳纳米管纤维与金刚石复合材料与短线相比应用范围更广泛，由于碳纳米管纤维粗细可调且拉伸强度高，因此可以用于不同直径金刚石线锯的制备；同时由于碳纳米管纤维具有良好的可编织性，可以用于抛光垫工具的制备。因此，迫切需要开发一种连续制备碳纳米管纤维与金刚石复合材料的装置，可以在保证优良力学性能的同时，连续大批量制得具有长纤维长度的碳纳米管纤维与金刚石复合材料，用于各种金刚石工具的制备。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种长线碳纳米管纤维与金刚石复合材料制备装置。
[0006]本技术的具体技术方案如下：
[0007]一种长线碳纳米管纤维与金刚石复合材料制备装置，包括一电泳共沉积组件、一烘干组件和一复合组件；
[0008]电泳共沉积组件，包括一供碳纳米管纤维缠绕的滚轮机构、一用以盛装金刚石分散液的液池和一第一直流电源，液池具有一负极板和一液池导向轮机构，滚轮机构上的碳纳米管纤维通过液池导向轮机构进出液池并与负极板平行，且该碳纳米管纤维与第一直流电源的正极电连接，负极板与第一直流电源的负极电连接；
[0009]烘干组件，具有一红外加热灯和一第一导轮，第一导轮用以接收从出自上述液池的碳纳米管纤维，并将其输送至红外加热灯处进行烘干；
[0010]复合组件，具有一充填惰性气体的处理箱体、一控制单元、一瞬时焦耳热单元和一卷收单元，瞬时焦耳热单元具有一第二导轮、一第三导轮、一红外测温仪和一第二直流电源，上述第二导轮、第三导轮、红外测温仪和卷收单元均设置在处理箱体内，第二导轮用以接收来自烘干组件的第一导轮的碳纳米管纤维，第三导轮接收来自第二导轮的碳纳米管纤维，卷收单元接收并卷绕来自第三导轮的碳纳米管纤维，第二导轮和第三导轮均与第二直
流电源电连接以对第二导轮和第三导轮之间的碳纳米管纤维进行瞬时加热，红外测温仪设于第二导轮和第三导轮之间以监控第二导轮和第三导轮之间的碳纳米管纤维的温度，第二直流电源和卷收单元均与控制单元电控连接。
[0011]在本技术的一个优选实施方案中，所述负极板为不锈钢板。
[0012]在本技术的一个优选实施方案中，所述负极板与所述碳纳米管纤维平行的长度为5
‑
15cm。
[0013]在本技术的一个优选实施方案中，所述负极板与所平行的所述碳纳米管纤维的间距为2
‑
5cm。
[0014]在本技术的一个优选实施方案中，所述充填惰性气体的处理箱体为充填氩气的处理箱体。
[0015]进一步优选的，所述处理箱体为透明状。
[0016]本技术的有益效果是：本技术零部件较少，基本无易损件，操作过程简单可控，自动化程度高，使用寿命长，运转可靠。用本技术可以在较短的时间内实现复合材料的连续制备，且制备过程快速高效，所得复合物中碳纳米管纤维与金刚石之间为化学键合，键合牢固。
附图说明
[0017]图1为本技术的结构示意图。
具体实施方式
[0018]以下通过具体实施方式结合附图对本技术的技术方案进行进一步的说明和描述。
[0019]如图1所示，一种长线碳纳米管纤维与金刚石复合材料制备装置，包括一电泳共沉积组件1、一烘干组件2和一复合组件3；
[0020]电泳共沉积组件1，包括一供碳纳米管纤维缠绕的滚轮机构11、一用以盛装金刚石分散液(浓度为0.005wt％～0.01wt％)的液池12和一第一直流电源13，液池12具有一作为负极的不锈钢板(图中未示出)和一液池导向轮机构122，滚轮机构11上的碳纳米管纤维通过液池导向轮机构122进出液池12并与不锈钢板平行，且该碳纳米管纤维与第一直流电源13的正极电连接，不锈钢板与第一直流电源13的负极电连接；其中，不锈钢板与所述碳纳米管纤维平行的长度为5
‑
15cm，且与所平行的所述碳纳米管纤维的间距为2
‑
5cm；在该电泳共沉积组件1中的电泳共沉积的沉积电压为3～10V，沉积时间为20～60s；
[0021]烘干组件2，具有一红外加热灯21和一第一导轮22，第一导轮22用以接收从出自上述液池12的碳纳米管纤维，并将其输送至红外加热灯21处进行烘干30
‑
60s；
[0022]复合组件3，具有一充填高纯氩气(防止在复合过程中温度过高导致碳纳米管纤维碳化断裂)的处理箱体31(透明状，亚克力材质)、一控制单元32、一瞬时焦耳热单元33和一卷收单元34，瞬时焦耳热单元33具有一第二导轮331、一第三导轮332、一红外测温仪333和一第二直流电源334，上述第二导轮331、第三导轮332、红外测温仪333和卷收单元34均设置在处理箱体31内，第二导轮331用以接收来自烘干组件2的第一导轮22的碳纳米管纤维，第三导轮332接收来自第二导轮331的碳纳米管纤维，卷收单元34以2
‑
10cm/min的速度接收并
卷绕来自第三导轮332的碳纳米管纤维，第二导轮331和第三导轮332均与第二直流电源334电连接以对第二导轮331和第三导轮332之间的碳纳米管纤维(5
‑
15cm)进行瞬时加热(电流强度为300
‑
600mA)，红外测温仪333设于第二导轮331和第三导轮332之间以监控第二导轮331和第三导轮332之间的碳纳米管纤维的温度，第二直流电源334和卷收单元34均与控制单元32电控连接。
[0023]通过上述电泳共沉积组件1，可以实现金刚石磨粒在碳纳米管纤维表面的均匀粘附，碳纳米管纤维均匀粘附金刚石后通过上述烘干组件2干燥后利用复合组件3瞬时完成金刚石与碳纳米管纤维的碳碳键合，保证了磨粒的牢固键合。控制单元32可以保证整个过程中复合材料的稳定连续的生产，可以连续大批量得到长纤维长度的碳纳米管纤维与金刚石复合材料。
[0024]以上所述，仅为本技术的较佳实施例而已，故不能依此限定本技术实施的范围，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长线碳纳米管纤维与金刚石复合材料制备装置，其特征在于：包括一电泳共沉积组件、一烘干组件和一复合组件；电泳共沉积组件，包括一供碳纳米管纤维缠绕的滚轮机构、一用以盛装金刚石分散液的液池和一第一直流电源，液池具有一负极板和一液池导向轮机构，滚轮机构上的碳纳米管纤维通过液池导向轮机构进出液池并与负极板平行，且该碳纳米管纤维与第一直流电源的正极电连接，负极板与第一直流电源的负极电连接；烘干组件，具有一红外加热灯和一第一导轮，第一导轮用以接收从出自上述液池的碳纳米管纤维，并将其输送至红外加热灯处进行烘干；复合组件，具有一充填惰性气体的处理箱体、一控制单元、一瞬时焦耳热单元和一卷收单元，瞬时焦耳热单元具有一第二导轮、一第三导轮、一红外测温仪和一第二直流电源，上述第二导轮、第三导轮、红外测温仪和卷收单元均设置在处理箱体内，第二导轮用以接收来自烘干组件的第一导轮的碳纳米管纤维，第三导轮接收来自第二导轮的碳纳米管纤维，卷收单元接收并卷绕来自第三导轮的碳纳米管纤维，第二导轮和第三导轮均与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆静，薛志萍，黄辉，徐西鹏，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：