[发明专利]用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法

说明书

本发明涉及了一种用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，属于3D打印材料领域。其制备方法为将活性官能团碳纳米管分散液、金属纳米粉末缓慢加入到Nafion溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，根据实际需要调整浓度，即可得到用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液。本发明具有低成本的、易实现规模化3D打印碳纳米管/金属的纳米材料的特点，且打印的产品具备实用化前景和商业价值。

技术领域

本发明属于3D打印材料领域，具体涉及一种用于3D喷墨打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法以及在3D打印中的应用。

背景技术

碳纳米管具有特殊的管状材料，具有良好的导电性能，碳纳米管易于嵌入不同材料之间形成桥联作用，可以形成三维导电网络结构。纳米结构的金属材料，具有很好的催化性能，可以在催化、光电能源转换等领域具有很好的应用。但由于纳米材料粒径小，质量轻，不易于成型制造，不能更好的满足工业化的需要。

3D打印技术，是依据三维CAD设计数据，将材料逐层累加起来制造物体的技术；也可以具体理解为采用打印头、喷嘴或其他打印技术沉积材料来制造物体的技术。3D打印技术大大拓展了材料成型的方法。将碳纳米管和金属纳米粉末形成的混合溶液加入到3D打印的溶液腔中，通过液滴形式一滴滴的3D打印成型。

值得强调的是，该制备方法及条件都非常简单，易实现规模化3D打印成型生产，且打印的产品具备实用化前景和商业价值。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于3D喷墨打印的碳纳米管/金属复合材料的制备方法以及在3D打印领域的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，包括如下步骤：

（1）提供碳纳米管、金属纳米粉末、5wt%的Nafion溶液；

（2）用Hummers法处理碳纳米管，配成活性官能团碳纳米管分散液；

（3）将活性官能团碳纳米管分散液、金属纳米粉末缓慢加入到Nafion溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，根据实际需要调整浓度，得到用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液。

进一步，所述步骤（1）的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管的一种或几种。

进一步，所述步骤（1）的金属纳米粉末为金、银、铂、钴、钯、镍、铜和铝纳米粉末中的一种或几种，金属纳米粉末的尺寸为80-100nm。

进一步，所述步骤（2）的用Hummers法处理碳纳米管，包含以下步骤：

a)将体积份数为23份的浓硫酸倒入烧瓶中，将烧瓶置于冰浴中；

b)往有浓硫酸的烧瓶中缓慢加入质量份数1份碳纳米管、0.5份硝酸钠，形成悬浮液，保持搅拌3-8分钟；

c)缓慢加入质量份数为3份高锰酸钾，保持温度小于20摄氏度，搅拌反应2-3小时；

d)移去冰浴，温度升至35摄氏度，继续搅拌30-50分钟；加入体积份数为46份的去离子水，继续搅拌20分钟；加入浓度为30%的双氧水还原残留的高锰酸钾和二氧化锰；

e)对溶液进行过滤，并用稀盐酸和水各洗涤3次；

f)将在滤纸上的剩余固体重新溶于水中，通过渗析法去除溶液中残余的盐、酸、氧化剂形成活性官能团碳纳米管分散液；

g)调整活性官能团碳纳米管分散液的浓度；

h)所述的体积份数和质量份数的比例为1 mL：1 g。