[发明专利]一种基于钛金属表面的纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括对钛金属表面规则氧化钛纳米管阵列薄膜进行碳等离子体浸没离子注入和沉积处理，以此在钛金属表面形成具有纳米中空锥形阵列的石墨/氧化钛复合薄膜。

2.根据权利要求1所述的基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在进行碳等离子体浸没离子注入或沉积处理时以高纯石墨为阴极。

3.根据权利要求2所述的基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，其特征在于，对钛金属表面的规则氧化钛纳米管阵列薄膜进行碳等离子体浸没离子注入工艺使碳在纳米管口沉积，以此形成含碳氧化钛纳米管薄膜。

4.根据权利要求3所述的基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，其特征在于，对经碳等离子体浸没离子注入处理形成的含碳氧化钛纳米管薄膜进行碳等离子体浸没离子沉积处理，使纳米管口碳沉积为环状膜层。

5.根据权利要求4所述的基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述环状膜层为逐层生长形成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述等离子体浸没离子注入处理工艺条件为：本底真空度为3.0×10^-3～5.0×10^-3Pa、注入电压为15～40kV、脉冲频率为5～9Hz、脉宽为200～500μs、注入时间为30～120分钟。

7.根据权利要求7所述的基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述等离子体浸没离子注入处理工艺条件为：本底真空度为4.0×10^-3Pa，注入电压为20kV，脉冲频率为8Hz，脉宽为450μs，注入时间为60分钟。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述等离子体浸没离子沉积处理工艺条件：本底真空度为3.0×10^-3～5.0×10^-3Pa、脉冲电压为200～600V、脉冲频率为5～9Hz、脉宽为1000～4000μs、占空比为10%～30%、沉积时间为30～120分钟。

9.根据权利要求8所述的基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述等离子体浸没离子沉积处理工艺条件为：本底真空度为4.0×10^-3Pa，脉冲电压为450V，脉冲频率为8Hz，脉宽为2000μs，占空比为15%，沉积时间为60或120分钟。

10.根据权利要求1－9中任一项所述的基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，其特征在于，通过阳极氧化技术在钛金属表面原位氧化生成规则氧化钛纳米管阵列薄膜。

11.根据权利要求10所述的基于钛金属表面制备纳米复合材料的制备方法，所述氧化电压为20～80V，氧化时间为1～96小时。

12.一种根据权利要求1至11中任一项所述的方法制备的基于钛金属表面制备纳米复合材料，其特征在于，所述复合材料为纳米中空锥形阵列的石墨/氧化钛复合薄膜，所述纳米结构具有圆锥状封闭外形。

13.根据权利要求12所述的石墨/氧化钛复合薄膜，其特征在于，所述石墨/氧化钛复合薄膜的成分组成是石墨和锐钛矿型氧化钛纳米晶粒与无定形石墨。