制造由碳纳米管和金属组成的纳米复合材料粉末的方法技术

本发明专利技术的特征在于公开了一种制造由碳纳米管和金属基质粉末组成的纳米复合材料粉末的方法。该方法包括用以碾磨和混合碳纳米管和金属基质粉末的低速碾磨工艺，以及用以碾磨在低速碾磨工艺中均匀混合的碳纳米管和金属基质粉末，以将碳纳米管均匀地分散在金属基质粉末中的高速碾磨工艺。在某些优选的方面，该方法可防止碳纳米管的损坏，并且可将碳纳米管均匀地分散在金属基质中。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用依据35U. S. C. § 119(a)，本申请基于并且要求于2009年9月M日提交到韩国知 识产权局的韩国专利申请第10-2009-90574号的优先权，该申请的公开内容全部引入本文以供参考。
本专利技术大体上涉及一种， 并且更具体地，涉及一种制造纳米复合材料粉末的方法，该方法可在高能碾磨工艺中防止 碳纳米管的损坏并且可以均勻地将碳纳米管分散在金属基质中。
技术介绍
通常，碳纳米管是一种具有优异的机械、热、化学和量子性质的材料。碳纳米管通 常与另一种材料诸如基质材料或基材一起使用，使得其可用于高性能和高功能材料领域。然而，碳纳米管难以均勻地分散或排列在基质材料中，并且其原因是由范德华力 导致的强粘聚性。问题在于碳纳米管和金属基质之间的界面强度被这种粘聚性劣化。兴趣已经集中于由碳纳米管和金属组成的纳米复合材料。目前，碳纳米管通过诸 如粉末混合法、浸渍法、铸造法、球磨法、或高能碾磨法的方法来制造。在本领域中已经描述的制造方法中，碳纳米管和陶瓷或金属粉末经历球磨法，然 后通过放电等离子体进行烧结，从而制造复合材料。由于碳纳米管的粘聚性以及碳纳米管 与金属基质材料之间的相对尺寸，经历球磨法的由碳纳米管和金属组成的纳米复合材料粉 末粘结在金属粉末的表面上。因此，在碳纳米管和金属粉末被烧结以制造由碳纳米管和金属组成的纳米复合材 料粉末时，粉末的烧结性适当地劣化，使得由碳纳米管和金属组成的纳米复合材料粉末的 密度降低。碳纳米管粘结在金属的晶粒上，因此机械性能适当地劣化。因此，在韩国专利公布第10-0558966号中公开了分子水平混合法，该申请全部引 入本文以供参考。如10-0558966公开中所述，分子水平混合法制造由碳纳米管和金属组成的纳米 复合材料粉末，其中碳纳米管均勻地分散在金属基质中。然而，由于上述分子水平混合法需要还原由碳纳米管和金属组成的纳米复合材料 粉末的过程，因此难以将该方法应用于难以还原的金属，诸如铝或钛。因此，分子水平混合法进一步包括高能碾磨工艺以制造由诸如铝、钛或镁的金属 基质和碳纳米管组成的复合材料粉末。因此，高能碾磨工艺具有如下优点碳纳米管分散在金属粉末中、以及金属粉末的 表面。然而，在高能碾磨工艺中，不得不长时间地导入高能量以均勻地将碳纳米管分散 在金属基质中。结果，碳纳米管破裂或结晶，并且因无定形碳的生成而损坏。例如，如图1中的图所示，如果进行高能碾磨工艺，碳纳米管破裂。此外，如图2中 的照片所示，该照片显示了由电子显微镜观察到的碳纳米管，碳纳米管大量地减少。此外，在高能碾磨工艺中，在通过烧结由碳纳米管和金属组成的纳米复合材料粉 末而制造由碳纳米管和金属组成的纳米复合材料时，碳纳米管的热稳定性劣化，并且碳纳 米管与金属基质反应而形成碳化物。因此，在本领域中存在制造由碳纳米管和金属基质组成的纳米复合材料粉末的方 法的需求。在此
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术的
技术介绍
的理解，并 且因此其可能含有不形成在本国对本领域普通技术人员所公知的现有技术的信息。
技术实现思路
在优选的方面，本专利技术的特征在于，一种制造由碳纳米管和金属组成的纳米复合 材料粉末的方法。优选地，本专利技术可适当地防止在高能碾磨工艺中碳纳米管的损坏，并且可 均一地将碳纳米管分散在金属基质中。在本专利技术的优选实施方式中，提供了一种制造由碳纳米管和金属基质粉末组成的 纳米复合材料粉末的方法，该方法优选包括以下步骤用于碾磨和混合碳纳米管和金属基 质粉末的低速碾磨工艺；以及用于碾磨在低速碾磨工艺中均勻混合的碳纳米管和金属基质 粉末，以均勻地将碳纳米管分散在金属基质粉末中的高速碾磨工艺。在某些优选的实施方式中，低速碾磨工艺在Irpm至IOOrpm的碾磨速度下进行20 小时。在其他优选的实施方式中，高速碾磨工艺在IOOrpm至5000rpm的碾磨速度下进行 1小时。在一个优选的实施方式中，在低速碾磨工艺和高速碾磨工艺中，使用行星式球磨 机、转筒球磨机(tumbler ball mill)、和磨碎机中的任意一种碾磨机，并且使用行星式球 磨机。优选地，金属基质粉末包括铝、锂、铍、镁、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、锑、钨、钼、金和铅中的至少一种。在一个示例性的实施方式中，碳纳米管包括直径为5至40nm、长度为1 μ m至5 μ m 的聚集体。在另一个示例性的实施方式中，碳纳米管以0. 至50%的重量比分散在金属基 质粉末中。优选地，碳纳米管和铝粉的重量与球磨机中使用的球的重量的重量比设置为 1 1 至 1 50。在另一个进一步优选的实施方式中，由于碳纳米管和金属基质粉末在低速下碾 磨，然后在高速下碾磨以制造纳米复合材料粉末，因此可防止碳纳米管的损坏，并且可将碳 纳米管均勻地分散在金属基质中。要理解的是本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车， 例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种艇和船的水 运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢燃料车和其他代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动 力和电动力的车辆。本专利技术的上述特征和优点通过合并于本说明书并构成本说明书一部分的附图和 下面的具体实施方式将变得显而易见或更为详细地阐述，附图和具体实施方式共同用于通 过实施例解释本专利技术的原理。附图说明从下面的具体实施方式并结合附图，本专利技术的上述和其他目标、特征和优点将是 显而易见的，其中图1是示出由相关领域的方法制造的碳纳米管的损坏的图2是通过相关领域的方法制造的碳纳米管晶体的显微镜照片；图3是示出根据本专利技术实施方式的制造由碳纳米管和金属组成的纳米复合材料 粉末的方法的流程图4是示出根据本专利技术实施方式的低速碾磨工艺的视图5是示出根据本专利技术实施方式的低速碾磨工艺后由碳纳米管和金属基质粉末 组成的混合物的显微镜照片；图6是示出根据本专利技术实施方式的高速碾磨工艺的视图7是示出根据本专利技术实施方式的高速碾磨工艺后由碳纳米管和金属基质粉末 组成的混合物的显微镜照片；并且图8是示出由根据本专利技术实施方式的方法制造的碳纳米管的损坏的图。具体实施方式在第一个方面，本专利技术的特征为一种制造纳米复合材料粉末的方法，该方法包括 用以碾磨和混合碳纳米管和金属基质粉末的低速碾磨工艺、和高速碾磨工艺。在一个实施方式中，高速碾磨工艺包括碾磨在低速碾磨工艺中均勻混合的碳纳米 管和金属基质粉末，从而均勻地将碳纳米管分散在金属基质粉末中。此后，将参照附图详细地说明本专利技术的优选实施方式。通过参考要参照附图详细 说明的实施方式，本专利技术的各个方面和特征以及用于实现各个方面和特征的方法将是显而 易见的。然而，本专利技术不限于此后公开的实施方式，而是能够以不同形式实施。说明书中定 义的事项，诸如详细构造和元素，只不过是提供用于辅助本领域普通技术人员综合理解本 专利技术的具体细节，并且本专利技术仅限定在所附的权利要求的范围内。在本专利技术的整个说明书 中，相同的附图标记用于整套附图中的相同元素。根据本专利技术的优选实施方式的制造由碳纳米管和金属组成的纳米复合材料粉末 的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造由碳纳米管和金属基质粉末组成的纳米复合材料粉末的方法，包括以下步骤：用以碾磨和混合所述碳纳米管和所述金属基质粉末的低速碾磨工艺；以及碾磨在所述低速碾磨工艺中均匀混合的所述碳纳米管和所述金属基质粉末，以将所述碳纳米管均匀地分散在所述金属基质粉末中的高速碾磨工艺。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪淳亨，南东勋，金相学，李起春，金伦耕，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，韩国科学技术院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]