[发明专利]碳纤维膜及其制备方法

说明书

一种碳纤维膜的制备方法，包括以下步骤：将一碳纳米管膜悬空设置于一反应室内；给所述碳纳米管膜施加一负电压；以及向所述反应室通入碳源气体，加热，使该碳源气体裂解并在所述碳纳米管膜上外延石墨层，得到一碳纤维膜。本发明还涉及一种利用所述制备方法所制备的碳纤维膜。

技术领域

本发明涉及一种碳纤维膜及其制备方法，尤其涉及一种气相生长碳纤维膜及其制备方法。

背景技术

气相生长碳纤维（Vapor Grown Carbon Fibers, VGCFs）具有较高的比强度、比模量和结晶取向度，而且具有良好的导电、导热等性能，有着一般有机系碳纤维所达不到的性能和用途。

气相生长碳纤维一般通过催化裂解烃类化合物，气相沉积在过渡金属如铁、钴、镍和其合金的超细微粒上而形成。气相生长碳纤维主要的制备方法是基体法。基体法是高温下把烃类和氢的混合气送入热解炉反应室中，管中预先放置了喷涂有催化剂金属颗粒的基板，CVD过程中基板上析出碳纤维。但是，基体法生产效率较低，所生长的碳纤维的导电性能较差。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种导电性能良好的碳纤维膜及其制备方法。

一种碳纤维膜的制备方法，包括以下步骤：将一碳纳米管膜悬空设置于一反应室内；给所述碳纳米管膜施加一负电压；以及向所述反应室通入碳源气体，加热，使该碳源气体裂解并在所述碳纳米管膜上外延石墨层，得到一碳纤维膜。

一种碳纤维膜，包括至少一碳纳米管膜和一石墨层，该石墨层设置于所述至少一碳纳米管膜的表面，该碳纳米管膜包括多个沿同一方向延伸的碳纳米管，该石墨层包括多个石墨片，每一碳纳米管的外壁分布有多个所述石墨片，每一石墨片垂直地连接在所述碳纳米管的外壁。

与现有技术相比，本发明所提供的碳纤维膜的制备方法，在一施加有负电压的碳纳米管膜上外延生长石墨层，最终得到一碳纤维膜，这种方法生产效率高，并且所述制备的碳纤维膜具有良好的导电性能。

附图说明

图1为本发明提供的碳纤维膜中碳纤维的立体结构示意图。

图2为本发明提供的碳纤维膜的透射电镜照片。

图3是本发明提供的碳纤维膜的制备装置的结构示意图。

图4是本发明提供的碳纤维膜的制备装置中支撑结构和导电体的俯视结构示意图。

图5是本发明提供的碳纤维膜的制备装置中支撑结构和导电体的分解结构示意图。

图6是本发明提供的碳纳米管线结构的结构示意图。

图7是本发明提供的碳纳米管线结构的另一结构示意图。

图8是本发明提供的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图9是本发明提供的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图10是本发明提供的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图11是本发明提供的碳纤维膜的制备方法的流程图。

图12是本发明提供的碳纳米管膜中电场方向的示意图。

主要元件符号说明