[发明专利]碳纳米管(CNT)和纤维(CNF)在钢带上的直接生长方法

权利要求书

1.一种在碳钢或低合金钢带基底的一个或两个表面上直接低温生长碳纳米管和/或碳纳米纤维(CNT/CNF)的粘附涂层的方法，该方法包括以下的步骤：

-提供钢基底，该钢基底任选地具有金属涂层；

-在500-750℃、优选600-750℃的温度下，通过热化学气相沉积(CVD)方法通过使用含氢气的碳源气体在所述基底的表面上生长CNT/CNF，

-其中，不添加催化剂以催化CNT/CNF的生长，并且其中通过存在于基底和/或金属涂层中的铁、镍和/或铬来催化CNT/CNF的生长。

2.根据前述权利要求之一的方法，其中，所述碳源气体包含乙炔、乙烯、甲烷、一氧化碳、二氧化碳或低分子量脂肪油中的一种或多种。

3.根据前述权利要求之一的方法，其中，所述碳源气体由氢气、一氧化碳和二氧化碳组成，优选以约30∶60∶10的比例。

4.根据前述权利要求之一的方法，其中，所述钢基底是高强度钢(HSS)、先进HSS、超级HSS或复相钢，优选包含0.01-1％的C，0.15-2％的Mn，0.005-2％的Si，0.01-1.5％的Al，10-200ppm的N，至多0.015％的P，至多0.15％的S，任选的0.01-0.1％的Nb、0.002-0.15％的Ti、0.02-0.2％的V、10-60ppm的B中的一种或更多种，以及余量的铁和不可避免的杂质。

5.根据前述权利要求之一的方法，其中，在所述基底的一个或两个表面上生长CNT/CNF之前，所述钢基底具有镍、镍-铬或铬的镀层或锌合金层。

6.根据前述权利要求中的任一项通过在基底上原位提供CNT/CNF层从而在钢基底上制备涂层的方法，其中，所述CNT/CNF层被涂以聚合物涂层，例如聚酰亚胺基涂层。

7.根据权利要求6的制备聚酰亚胺基涂层的方法，其中，通过如下方式在CNT/CNF层上制备聚酰亚胺基涂层：

-施加聚酰胺酸(PAA)层并随后进行亚胺化，和/或

-在合成PAA的同时添加Mn、Ag、Si、Ti、Al和/或Mg，并随后进行亚胺化，和/或

-施加液态的聚醚酰亚胺(PEI)溶液，优选通过辊涂和/或喷涂，和/或

-其中从聚醚酰亚胺制备聚酰亚胺。

8.根据权利要求1-5中任一项制备涂层的方法，其中随后用适宜的化合物如MgO或CaO处理CNT/CNF，以便产生用于以碳质化合物形式存储CO₂的催化载体，或者用光催化剂如氧化钛或有机光引发剂处理该CNT/CNF，以产生催化转变体从而将二氧化碳转变成羧酸如甲酸(HCOOH)和/或醇类如乙醇(C₂H₅OH)。

9.根据前述权利要求中任一项的方法，该方法以连续工艺包括如下步骤：提供冷轧钢的卷材，使该卷材经受连续退火，任选地用于使冷轧卷材的再结晶，还原钢的表面，在600-750℃的温度下向钢上提供CNT/CNF层和使钢冷却，任选地随后向涂覆钢提供聚酰亚胺基涂层。

10.通过根据权利要求1-5中任一项制备涂层来制备CNT/CNF粉末的方法，还包括通过机械手段例如通过刮擦从钢基底的表面去除CNT/CNF，并收集所述CNT/CNF。

11.一种根据权利要求1-8中任一项提供以CNT/CNF层的钢基底，所述钢基底用于太阳能电池应用，燃料电池应用，用于储氢，作为催化载体，用于雷达捕捉涂层或作为界面导电层或用作抗细菌产品。

12.一种根据权利要求1-8任一项提供以CNT/CNF层并涂以聚合物涂层的钢基底，该钢基底用于腐蚀环境中，用于太阳能电池应用，用于燃料电池应用，用于储氢，作为催化载体，用于雷达捕捉涂层或作为界面导电层或用作抗细菌产品。

13.根据权利要求5的钢基底的用途，用于制造电池例如Li基电池和/或碱性电池中的电极部件。

14.根据权利要求5的钢基底/箔片的用途，用于制造柔性背接触电极用的光电基底。

15.根据权利要求10的粉末的用途，用于制备热交换器用的水性分散纳米冷却剂或流体，或者用于制备纳米复合涂层。