[发明专利]碳纳米管复合结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管复合结构的制备方法。

背景技术

碳纳米管是一种由石墨烯片卷成的中空管状物。碳纳米管具有优异的力学、热学及电学性质，其应用领域非常广阔。例如，碳纳米管可用于制作场效应晶体管、原子力显微镜针尖、场发射电子枪、纳米模板等。上述技术中碳纳米管的应用主要是碳纳米管在微观尺度上的应用，操作较困难。因此，使碳纳米管具有宏观尺度的结构并在宏观上应用具有重要意义。

姜开利等人于2002年成功地从一碳纳米纳米管阵列拉取获得一具有宏观尺度的碳纳米管线，具有请参见文献“Spinning Continuous Carbon NanotubeYarns”，Nature，V419，P801。所述碳纳米线由多个首尾相连且基本沿同一方向择优取向排列的碳纳米管组成。

然而，所述碳纳米线中的碳纳米管之间的结合力较弱，因此，所述碳纳米线的机械性能还需进一步提高。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种制备具有良好机械性能的碳纳米管复合结构的方法。

一种碳纳米管复合结构的制备方法，其包括如下步骤：提供一碳纳米管结构，所述碳纳米管结构包括多个碳纳米管通过范德华力连接；所述碳纳米管结构中复合一聚合物；以及石墨化复合在所述碳纳米管结构中的聚合物，使该聚合物石墨化为一石墨结构。

与现有技术相比较，所述制备方法通过石墨化复合在所述碳纳米管结构中的聚合物的方式，在该碳纳米管结构中填充并复合一石墨结构。所述石墨结构可与所述碳纳米管结构通过碳碳键结合，从而可提高碳纳米管之间的结合力，使所述碳纳米管复合结构的具有优异的机械性能。

附图说明

图1为一碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。

图2为一碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。

图3为一碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图4为一碳纳米管交叉膜的扫描电镜照片。

图5为一非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图6为一扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例。

本发明实施例提供一碳纳米管复合结构的制备方法，其具体包括如下步骤：

步骤S10，提供一碳纳米管结构，所述碳纳米管结构包括多个碳纳米管通过范德华力连接；

步骤S20，所述碳纳米管结构中复合一聚合物；以及

步骤S30，石墨化复合在所述碳纳米管结构中的聚合物，使该聚合物石墨化为一石墨结构。

在步骤S10中，所述碳纳米管结构为由多个碳纳米管通过范德华力彼此相连构成的一碳纳米管骨架，所述碳纳米管骨架可为膜状结构、线状结构或者其它形状的结构。所述碳纳米管结构为一碳纳米管自支撑结构，所谓“自支撑”即该碳纳米管结构无需通过设置于一基体表面，即边缘或者相对端部提供支撑而其未得到支撑的其他部分能保持自身特定的形状。由于该自支撑的碳纳米管结构中大量的碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使该碳纳米管结构具有特定的形状，形成一自支撑结构。通常，所述自支撑的碳纳米管结构中距离在0.2纳米到9纳米之间的碳纳米管的数量较多，这部分碳纳米管之间具有较大的范德华力，从而使得所述碳纳米管结构仅通过范德华力即可形成自支撑结构。

所述碳纳米管结构可包括一碳纳米管膜结构，所述碳纳米管膜结构为一具有多个微孔的膜状结构。所述微孔由多个碳纳米管通过范德华力相互连接而形成，形成所述微孔的碳纳米管可处于同一平面，也可处于不同平面。该微孔的尺寸在1纳米到500纳米之间。所述碳纳米管膜结构的结构不限，只要能形成多个上述微孔即可。优选地，所述碳纳米管膜结构可为一自支撑结构，从而该碳纳米管膜结构可作为所述碳纳米管复合结构的骨架。所谓“自支撑”即该碳纳米管膜结构无需通过设置于一基体表面，也能保持自身特定的形状。由于该自支撑的碳纳米管膜结构包括大量的碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使该碳纳米管膜结构具有特定的形状，形成一自支撑结构。

所述碳纳米管膜结构可包括至少一碳纳米管膜，当所述碳纳米管膜结构包括多个碳纳米管膜时，该多个碳纳米管膜层叠设置，相邻的碳纳米管膜之间通过范德华力相结合。